ESP32S2小项目-FM-网络时钟/电台-Arduino开发环境
ESP32S2小项目，FM，网络时钟/电台，Arduino开发环境
效果展示
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开机动画：
网络时钟：
FM模块：
网络收音：
硬件平台
ESP32是乐鑫的一块国产WiFi芯片。
ESP32-S2-MINI-1采用PCB板载天线，模组配置了4MB SPI flash，32 位LX7 单核处理器，工作频率高达 240 MHz。43 个 GPIO 口，14 个电容式传感 IO，支持 SPI、I2C、I2S、UART、ADC/DAC 和 PWM 等各种标准外设，支持 LCD 接口（8-bit 并口 RGB、8080、6800 接口），支持 8-/16-bit DVP 图像传感器接口，最高时钟频率支持到 40 MHz ，支持全速 USB OTG。
硬核学堂在ESP32-S2-MINI-1的基础上，扩展了麦克风输入、按键输入、红外输入、FM收音机模块、12864OLED屏幕输出、扬声器（耳机接口）输出。
具体信息请参考下面网址：
电子森林基于ESP32-S2模块的物联网/音频信号处理平台
开发平台
可选择平台有：esp-idf、Arduino，CicruitPython，因为前段时间刚用Arduino平台玩过ESP8266模块，所以这里选择Arduino平台进行开发（我才不会告诉你们，我是因为esp-idf编译工具链没配置好）。
简单环境配置
第一步：首选项中开发板管理网址：
第二步：开发板管理器，找ESP32，下载
第三步：换开发板
因为下载太慢，一般会直接用别人下载好的ESP32的包，但问题是相当的多，给大家放一个我的环境配置历程图：
手动配置
最后把我成功试验过的一种方法告诉大家：
首先，下载解压我这个包
--来自百度网盘超级会员V4的分享
hi，这是我用百度网盘分享的内容~复制这段内容打开「百度网盘」APP即可获取
链接:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rQh7p6CG-1643251689534)(file:///C:\Users\lenovo\AppData\Roaming\Tencent\QQTempSys[5UQ[BL(6~BS2JV6W}N6[%S.png)]https://pan.baidu.com/s/1Pcb6X0YfKsrcxr-ZpKr4wA
提取码:qw35
然后，解压到自己的arduino安装路径里替换掉它
关掉，再打开Arduino就能看到开发板了。
以后大家想配置任何开发板的环境，只要把它的包放到这个路径里就好，亲测有效。
万事俱备，接下来就是进行软件开发了。
程序简述
代码逻辑：
逻辑不算复杂。
连接WiFi：
//wifi用户名与密码
char* ssid = "iron2222";
char* password = "*******9009";
//启动WiFi服务，这里是客户端（放在set up函数里）
WiFi.begin(ssid, password);
Serial.print("Connecting to "); // 串口监视器输出网络连接信息
Serial.print(ssid); Serial.println(" ..."); // 告知用户正在尝试WiFi连接
int i = 0; // 这一段程序语句用于检查WiFi是否连接成功
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // WiFi.status()函数的返回值是由WiFi连接状态所决定的。
delay(1000); // 如果WiFi连接成功则返回值为WL_CONNECTED
Serial.print(i++); Serial.print(' '); // 此处通过While循环让NodeMCU每隔一秒钟检查一次WiFi.status()函数返回值
} // 同时NodeMCU将通过串口监视器输出连接时长读秒。
// 这个读秒是通过变量i每隔一秒自加1来实现的。
Serial.println(""); // WiFi连接成功后
Serial.println("Connection established!"); // 将通过串口监视器输出"连接成功"信息。
Serial.print("IP address: "); // 同时还将输出IP地址。这一功能是通过调用
Serial.println(WiFi.localIP()); // WiFi.localIP()函数来实现的。该函数的返回值即NodeMCU的IP地址。
ipaddress = WiFi.localIP().toString();
网络时钟：
//网络时钟设置
const char *ntpServer = "pool.ntp.org";
const long gmtOffset_sec = 8 * 3600;
const int daylightOffset_sec = 0;
// 从网络时间服务器上获取并设置时间，获取成功后芯片会使用RTC时钟保持时间的更新（放在set up函数里）
configTime(gmtOffset_sec, daylightOffset_sec, ntpServer);
printLocalTime();
//网络时钟显示函数
void timer_show() {
struct tm timeinfo;
if (!getLocalTime(&timeinfo))
{
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFontDirection(0);
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
u8g2.setCursor(0, 40);
u8g2.print("Failed to obtain time");
u8g2.setCursor(2,55);
u8g2.print(ipaddress);
u8g2.sendBuffer();
return;
}
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFontDirection(0);
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
u8g2.setCursor(20, 15);
u8g2.print(&timeinfo, "%H:%M:%S");
u8g2.setCursor(15, 35);
u8g2.print(&timeinfo, "%Y/%m/%d");
u8g2.setCursor(2,55);
u8g2.print(ipaddress);
u8g2.sendBuffer();
}
FM收音机：
因为FM模块是通过I2C进行数据传输的，所以要打开相应的配置。
//I2C引脚设置
#define ESP32_I2C_SDA 5
#define ESP32_I2C_SCL 4
#define MAX_DELAY_RDS 40 // 40ms - polling method
long rds_elapsed = millis();
RDA5807 rx;
// I2C相关设置（放在set up函数里）
Wire.begin(ESP32_I2C_SDA, ESP32_I2C_SCL);
rx.setup();
rx.setVolume(0);//音量大小设置，可调
delay(500);
//FM相关设置
rx.setFrequency(10650); //开启是频率，可调
//使能SDR
rx.setRDS(true);
//FM模式显示函数
void FM_show() {
char str[64] = {0};
u8g2.firstPage();
u8g2.clearBuffer(); //清除内部缓冲区
u8g2.setFontDirection(0); //设置字体方向
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr); //设置字体
u8g2.setCursor(15, 20);
u8g2.print("FM Radio");
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB10_tf);
u8g2.setCursor(15, 40);
sprintf(str, "%u MHz",rx.getFrequency() );
u8g2.print(str);
u8g2.setCursor(15, 55);
sprintf(str, "Vol: %2.2u",rx.getVolume());
u8g2.print(str);
u8g2.sendBuffer();
delay(1000);
}
网络收音：
这里其实可以重点讲解一下，因为涉及到了DAC。关于什么是ADC/DAC大家可以看这篇博文：
博客园：https://www.cnblogs.com/iron2222/p/15833426.html
CSDN： https://iron2222.blog.csdn.net/article/details/122636386?spm=1001.2014.3001.5502
整个webradio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 I2C 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。
但是在S2中无法实现在线音频流的解码，所以利用ESP8266作为网络服务器用socketTCP传输搭建了了独立的网络音频库，上面看到的那个黑色的模块。
//网络收音
uint16_t num=0;
#define WEBSERVERIP "192.168.43.212"
#define WEBSERVERPORT 3999
uint8_t netbuf[3][1024]; //网络数据缓冲区
uint16_t writep = 0; //写入数量
uint16_t readp = 0; //读取数量
WiFiClient client; //声明一个客户端对象，用于与服务器进行连接
bool connstat = false; //连接状态
bool iswaitecho = false; //是否等待服务器回应
Ticker flipper; //时间中断
uint16_t m_offset = 0;
void onTimer(void) {
if(readp<=writep) dacWrite(17, netbuf[readp % 3][m_offset++]); //播放一次声音
if (m_offset >= 1024) {
m_offset = 0;
readp++; //读取完成一个缓冲区
}
}
bool connNetMusic() {
uint8_t i = 0;
while (i < 5) { //最多连接5次
if (client.connect(WEBSERVERIP, WEBSERVERPORT)) {
connstat = true;
Serial.println("连接成功");
return true;
} else {
Serial.println("访问失败");
client.stop(); //关闭客户端
}
i++;
delay(100);
}
return false;
}
void playMusic() {
digitalWrite(41, HIGH);digitalWrite(42, HIGH);
if (connstat == true){
if (iswaitecho == false && (writep - readp) < 2) {
client.write('n'); //申请一个缓冲片
iswaitecho = true;
}
if (client.available()) { //如果有数据可读取
num = client.read(netbuf[writep % 3], 1024);
if (writep == 0 && readp == 0) {
flipper.attach(0, onTimer); //开启定时中断 就是每秒中断20000次
}
writep++;
iswaitecho = false;
}
}
}
以上便是代码的各个模块配置，完整代码，可以去我的gitee库上下载，最终程序文件夹名字是arduino_final_test，其他文件夹是我对各个模块的功能测试，大家都可以拿来玩玩，一步一步的完成这个项目。
码云：https://gitee.com/iron2222/esp32
结语
这个项目还有很多可以改善的的地方，比如FM的自动搜索较好频道功能，以及网络电台的连接等。
下一步我会使用刚搭建好的esp-idf平台重新开发，arduino平台开发起来有些不是那么的得心应手，祝我bug少少！！！
祝大家有一个愉快的假期与春节哦！
