ESP32使用I2S控制ADC和DAC

Posted 2023-04-04 milk_docker

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ESP32使用I2S控制ADC和DAC相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、创建示例项目

板子用的是ESP-WROOM-32，IDE是VScode+ESP-IDF。

最近自己一个项目要用ESP32的ADC采样音频。看了一堆相关的介绍和例程，要么是没讲清楚，要么是移植了有问题。突然发现有官方的例程，改一下就可以直接用了。

首先 ctrl+shift+p 打开命令面板，键入 ESP-IDF show examples projects ：

打开ESP-IDF example界面，找到i2s_adc_dac例程：

点击使用例程i2s_adc_dac创建项目就可以了。

该示例使用I2S控制ADC采样以及控制DAC数据流输出；程序首先会使用ADC采样音频，接着通过DAC回放录制的音频，最后播放项目中的音频文件，不断循环。

二、相关函数

部分I2S ADC相关函数

/**
 * @brief 启用I2S作为ADC模式
 * @note 该函数将锁定ADC，以防止数据在ADC采样时损坏
 *
 * @param i2s_num I2S端口值，0或1
 * @return
 *     - ESP_OK                成功
 *     - ESP_ERR_INVALID_ARG   参数错误
 *     - ESP_ERR_INVALID_STATE 驱动状态错误
 */
esp_err_t i2s_adc_enable(i2s_port_t i2s_num);

/**
 * @brief 停止I2S的ADC模式
 * @param i2s_num i2s端口值，0或1
 * @note 函数会释放ADC，这样其他任务就能使用ADC
 * @return
 *     - ESP_OK                 成功
 *     - ESP_ERR_INVALID_ARG    参数错误
 *     - ESP_ERR_INVALID_STATE  驱动状态错误
 */
esp_err_t i2s_adc_disable(i2s_port_t i2s_num);

/**
 * @brief 将数据从I2S DMA接收缓存器读取到内存
 *
 * @param i2s_num         I2S端口值：I2S_NUM_0, I2S_NUM_1
 *
 * @param dest            数据存入地址
 *
 * @param size            需要读取的字节数
 *
 * @param[out] bytes_read 读取到的字节数，如果超时，读取到的字节数会少于所需的大小
 *
 * @param ticks_to_wait   RX缓存器等待超时的RTOS时钟。如果经过这么多个时钟周期后，DMA接收缓存器中仍无可用的数据，函数将会返回。
 * (注意如果分段从DMA缓存器中读取数据，总的操作仍有可能超时)填入portMAX_DELAY将不会引发超时。
 *
 * @note 如果启用了内置ADC模式，则应在整个读取过程中调用i2s_adc_enable和i2s_adc_disable，以防数据被破坏
 *
 * @return
 *     - ESP_OK               成功
 *     - ESP_ERR_INVALID_ARG  参数错误
 */
esp_err_t i2s_read(i2s_port_t i2s_num, void *dest, size_t size, size_t *bytes_read, TickType_t ticks_to_wait);

每一次采样过程最少只需要以上3个函数即可。

简单的ADC采样+串口输出的代码如下：

//i2s number 
#define EXAMPLE_I2S_NUM           (0)
//I2S read buffer length I2S读取缓存器大小
#define EXAMPLE_I2S_READ_LEN      (1024*2)

esp_err_t app_main(void)

    int i2s_read_len = EXAMPLE_I2S_READ_LEN;
    size_t bytes_read;
    //系统对数组大小有限制，使用calloc则不会有相关问题
    char* i2s_read_buff = (char*) calloc(i2s_read_len, sizeof(char));
    //初始化I2S
    example_i2s_init();
    esp_log_level_set("I2S", ESP_LOG_INFO);
    
    while(1)
        //启动I2S ADC采样
        i2s_adc_enable(EXAMPLE_I2S_NUM);
        //从ADC读取数据存放在内存中
        i2s_read(EXAMPLE_I2S_NUM, (void*) i2s_read_buff, i2s_read_len, &bytes_read, portMAX_DELAY);
        //串口输出读取到的数据
        example_disp_buf((uint8_t*) i2s_read_buff, i2s_read_len);
        //禁用I2S ADC
        i2s_adc_disable(EXAMPLE_I2S_NUM);
        //延时1000ms
        vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
    
    //释放存储ADC采样数据的空间
    free(i2s_read_buff);
    i2s_read_buff = NULL;
    
    return ESP_OK;

ESP32的ADC最高精度为12位，I2S精度为16位，所以虽然数据缓存区的数据类型为char，每个数据仍然占用了两个字节。存储方式为第一个字节存储数据的低八位，第二个字节的低四位存储数据的高四位，第二个字节的高四位为无效信息。