用你的 ESP32 做一个音乐电台

Posted 2023-02-06 tidyjiang

本工程源代码托管位置 https://github.com/tidyjiang8/esp32-projects

在 GitHub 上找到一个德国小伙移植的 ESP32 音频相关的项目，实现起来比较简单，在这里分享一下。该项目主要是向一个网络服务器获取音乐，然后在 ESP32 上面进行本地解码、播放，从而做成了一个网络电台的功能。

【所需硬件】

最简单的方案包括：

• 一块 ESP32 开发板
• 一个低功率的喇叭

由于没有喇叭，我直接用的耳机代替的。

【硬件接线】

对于内置 DAC 模式，一共需要接三根线：

GPIO25   ----   左声道
GPIO26   ---    右声道
GND      ---    地

一般耳机的左/右声道如下图所示：

【快速开始】

【 假设】

• 你已经安装好 ESP-IDF 和工具链。
• 你已经有一个 WiFi 热点。
• 板子与耳机的线已经接好（PS：我是板子跑起来后用手直接将线按在耳机的接口上的）。

【步骤】

• 使用数据线将开发板连接到你的系统中，让系统能够识别到你的板子（Windows 是COM\\*, Linux 是/dev/ttyUSB\\*）。
• 进入web_radio所在目录。
• 执行命名make menuconfig进行配置。
  
  • 对串口进行配置。
  • 对需要连接的 AP 的 SSID 和 PASSWORD 进行配置。依次进入Web Radio / Bluetooth Speaker --->、Wifi Configuration --->，然后输入热点的 SSID和密码。
  • 对音频输出模式进行选项。依次进入Web Radio / Bluetooth Speaker --->、Audio Output --->、Select Audio Output Mode，然后选择Built-In DAC。
• 执行命令make进行编译
• 执行命令make flash monitor将编译生成的镜像烧写到 ESP32 开发板上面，并查看串口输出。

【现象】

带上耳机，有没有听到音乐呢？

此外，按下 boot 按键，音乐会暂停，再次按下 boot 按键，音乐会重新播放。

【实现原理总结】

整个 Web Radio 的实现过程可以划分为三部分：

• 获取音频流。程序使用的 http 协议从一个服务器上面获取的音频数据，并将整个数据存放到一个 buffer 中。
• 对音频流进行解码。当 buffer 中有一定的数据后（可以通过宏进行调整），开启解码线程。解码线程会从这个 buffer 中取出数据，然后调用解码库，将音频流解码为可直接输出的数字信号。
• 将解码后的数据通过 DAC 输出。解码线程每解完一帧数据后，将它通过 I2S 驱动程序直接送给 DAC。

这里面存在一个同步的问题，即从服务器上面获取音频流与对音频流进行解码的同步。如果获取的音频流过快，超过了解码的速度，则它可能将 buffer 撑爆，因此会丢失部分数据；如果解码的速度过快，超过了获取音频的速度，则它可能将 buffer 消耗的干干净净，从而也会出现声音卡顿问题。这需要进行权衡。