AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器

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liutao988 2024-04-01 09:57:28

文章标签 AudioTrack播放wav文件 stm32 WAV文件音乐播放寄存器 文章分类 物联网

一、WAV文件类型简介

WAV即WAVE文件，是最常用的数字化声音文件格式之一，其扩展名为“.wav”。符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范，用于保存Windows平台的音频信息资源，被Windows平台及其应用程序所广泛支持。
WAV格式还支持MS ADPCM，CCITT A LAW等多种压缩运算法，支持多种音频数字，取样频率和声道。标准格式化的WAV文件和CD格式一样，也是44.1K的取样频率，16位量化数字，因此在声音文件质量和CD相差无几！

二、WAV文件组成

WAV是由若干个Chunk组成的。按照在文件中的出现位置包括：①RIFF WAVE Chunk、② Format Chunk、 ③Fact Chunk(可选)和④Data Chunk。每个Chunk由块标识符、数据大小和数据三部分组成，如下图所示：

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_AudioTrack播放wav文件

其中块标识符由4个ASCII码构成，数据大小则标出紧跟其后的数据的长度（单位为字节），注意这个长度不包含块标识符和数据大小的长度，即不包含最前面的8个字节。所以实际Chunk的大小为数据大小加8。

①RIFF块（RIFF WAVE Chunk），该块以“RIFF”作为标示，紧跟wav文件大小（该大小是wav文件的总大小-8），然后数据段为“WAVE”，表示是wav文件。RIFF块的Chunk结构如下：

//RIFF块
typedef __packed struct
{
    u32 ChunkID;		   	//chunk id;这里固定为"RIFF",即0X46464952
    u32 ChunkSize ;			//集合大小;文件总大小-8
    u32 Format;	   		//格式;WAVE,即0X45564157
}ChunkRIFF ;

②Format块（Format Chunk），该块以“fmt ”作为标示（注意有个空格！），一般情况下，该段的大小为16个字节，但是有些软件生成的wav格式，该部分可能有18个字节，含有2个字节的附加信息。Format块的Chunk结构如下：

//fmt块
typedef __packed struct
{
    u32 ChunkID;		//chunk id;这里固定为"fmt ",即0X20746D66
    u32 ChunkSize ;		//子集合大小(不包括ID和Size);
    u16 AudioFormat;	  	//音频格式;一般为0X0001,表示线性PCM;
    u16 NumOfChannels;		//通道数量;1,表示单声道;2,表示双声道;
    u32 SampleRate;		//采样率;0X1F40,表示8Khz
    u32 ByteRate;		//字节速率=采样率*通道数*(ADC位数/8)
    u16 BlockAlign;		//块对齐(字节)=通道数*(ADC位数/8)
    u16 BitsPerSample;		//单个采样的位数;16位PCM,设置为16
    u16 ByteExtraData;		//附加的数据字节;2个; 线性PCM,没有这个参数
}ChunkFMT;

③Fact块（Fact Chunk），该块为可选块，以“fact”作为标示，不是每个WAV文件都有，在非PCM格式的文件中，一般会在Format结构后面加入一个Fact块，该块Chunk结构如下：

//fact块 
typedef __packed struct 
{
    u32 ChunkID;	 	//chunk id;这里固定为"fact",即0X74636166;
    u32 ChunkSize ;	 	//子集合大小(不包括ID和Size);这里为:4.
    u32 DataFactSize;	  	//数据转换为PCM格式后的大小
}ChunkFACT;

④数据块（Data Chunk），该块是真正保存wav数据的地方，以“data”'作为该Chunk的标示，然后是数据的大小。数据块的Chunk结构如下：

//data块 
typedef __packed struct 
{
    u32 ChunkID;		//chunk id;这里固定为"data",即0X61746164
    u32 ChunkSize ;		//子集合大小(不包括ID和Size);
}ChunkDATA;

根据Format Chunk中的声道数以及采样bit数，wav数据的bit位置可以分成如下表所示的几种形式：

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_寄存器_02

三、WM8978音频处理器简介

WM8978是欧胜（Wolfson）推出的一款全功能音频处理器。它带有HI-FI级数字信号处理内核，支持增强3D硬件环绕音效，和5频段的硬件均衡器，可以有效改善音质。同时集成了对麦克风的支持，和一个输出功率达0.9W的高质量功放。WM8978进一步提升了耳机放大器输出功率，在推动16欧姆耳机的时候，每声道最大输出功率高达40毫瓦！可以连接市面上绝大多数适合随身听的高端HI-FI耳机。
特点
●I2S接口，支持最高192K,24bit音频播放
●DAC信噪比98dB；ADC信噪比90dB
●支持无电容耳机驱动（提供40mW@16Ω的输出能力）
●支持扬声器输出（提供0.9W@8Ω的驱动能力）
●支持立体声差分输入/麦克风输入
●支持左右声道音量独立调节
●支持3D效果，支持5路EQ调节
WM8978接口
WM8978通过I2S接口（即数字音频接口）同MCU进行音频数据传输（支持音频接收和发送），通过两线（MODE=0，即IIC接口）或三线（MODE=1）接口进行配置。WM8978的I2S接口，由4个引脚组成：
1，ADCDAT： ADC数据输出
2，DACDAT：DAC数据输入
3，LRC：数据左/右对齐时钟
4，BCLK：位时钟，用于同步
WM8978的I2S接口支持多种不同的音频数据模式：左（MSB）对齐标准、右（LSB）对齐标准、飞利浦（I2S）标准等。

四、WM8978寄存器详解

1、R0寄存器（00h）

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_寄存器_03

该寄存器用于控制WM8978的软复位，写任意值到该寄存器地址，即可实现软复位WM8978。

注意：WM8978寄存器为9位，只能写不能读。

2、R1寄存器（01h）

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_stm32_04

其中BIT3设置为1，模拟部分的放大器才会工作，才可以听到声音。

3、R2寄存器（02h）

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_stm32_05

该寄存器设置ROUT1EN(bit8)，LOUT1EN(bit7)和SLEEP(bit6)等三个位，ROUT1EN和LOUT1EN，设置为1，使能耳机输出，SLEEP设置为0，进入正常工作模式。

4、R3寄存器（03h）

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_音乐播放_06

该寄存器设置LOUT2EN(bit6)，ROUT2EN(bit5)，RMIXER(bit3)，LMIXER(bit2)，DACENR(bit1)和DACENL(bit0)等6个位。LOUT2EN和ROUT2EN，设置为1，使能喇叭输出；LMIXER和RMIXER设置为1，使能左右声道混合器；DACENL和DACENR则是使能左右声道的DAC了，必须设置为1。

5、R4寄存器（04h）

AudioTrack播放wav文件 wav语音格式播放器_AudioTrack播放wav文件_07