DSP

wav播放

2019-07-13 15:01发布

原文作者:孙靖(Jig)                      http://bbs.bccn.net/thread-79791-1-1.html 本问所介绍程序单单针对8位数据的WAV文件,所以各位在做实验的时候一定保证WAV文件为采样率为8位。 一:DSP简介
1.DSP命令。DSP的功能一般以一个操作码(称作命令号)的写操作为中心,按规定的步骤,配合若干必要的辅助操作,构成一串操作的组合,称为DSP命令。如8位直接播放功能命令号为10h,8位直接录音功能命令号为20h,喇叭的通断功能命令号分别为d1h与d3h等等。 2.端口操作。DSP命令主要靠端口操作来实现。端口操作包括DSP初始化、写DSP命令(即发DSP命令)、读DSP状态参数、DSP中断等。所涉及的端口地址及相应的用途如表1。
表1 DSP端口及用途
端口地址由基址2x0h加6、0ah、0ch、0eh等形成,其中,x可取值1、2、3、4、5、6等,具体情况随硬件设置而定,多数卡在出厂被默认设置为2,即基址为220h。通过跳线,可改变此值,避免与其它设备口地址冲突。
二:简析两种方法
1. 采用0X14,以数据块的形式往DSP芯片送数据,直接设置DSP芯片的采样率,完全把工作交给DSP完成,可由于我们开辟的数据块内存有限,所以播放文件的长度有限制。具体后面详细介绍。
2. 采用0X10,逐个的把数据发往DSP芯片,自己编程实现采样率定时,起对硬件操作较少,起主要作用部分如下:
for (i = 0; i < n; i++)
{
WritePortC(0x10); /* 发送命令 */
WritePortC(p[i]); /* 发送数据 */
while(Counter }
我们看,其实这个方法对硬件的操作很少,就是一个0X10命令,再一个发送p[i]数据,可关键在于while(Counter 原本是想去试试法2,可是要去修改时钟出发频率,设置中断函数,而且还不能保证效果好,我也就一直没去做尝试,总想先用个简单的方法来实现,等来日再去试法二。
我想,各位看到这可能会有这个想法,我们把法1,法2相结合,以指定内存块在相应文件也多次读取出数据送往DSP芯片即可。我何尝不是这样想的,可先前我被一例子码给蒙蔽了。此例子即论坛中 "qingfen" 的一帖子 "[求助]求neosdk里面nsound 的详细资料-->baidu转移" 中我恢复给他贴上一段代码,即这段代码骗了我。(由于篇幅有限,各位朋友可以在论坛中找到 "qingfen" 那篇帖子一看,或下载文后的附件)。大家,看过此段代码,然后依他的函数做如下一段代码:
......
play_sample(wav, 255, 128, 1000, 1);
play_sample(wav, 255, 128, 1000, 1); getch();
destroy_sample(wav);

remove_sound();
......
如以上代码所示,我连续使用了两个 play_sample(); 那一定要能连续播放两次音乐,我们所想的方法才可能实现,即第一个 play_sample(); 播放前段音乐,然后紧接着第二个 play_sample(); 播放后段音乐,这样才能实现我们前面的想法。可是很遗憾,这样写来的程序,当你播放的时候他也只能播放一遍,所以看其效果就像实现了多线成,也就是说这样我们的音乐就像个后台程序,他播放他的声音,而程序已经运行到后面,大家可以这样更改去看看效果:
......
play_sample(wav, 255, 128, 1000, 1);
while(1)
{
printf("nihao");
} getch();
destroy_sample(wav);

remove_sound();
......
大家去看看效果,声音播放的同时,也在不断的打印 "nihhao" 字符串,这也说明此法是完全把工作交个DSP芯片了,直到后来我无意知道原委在哪了。
大家可去看看 remove_sound(); 函数,他的内容其实很简单:
void remove_sound(void)
{
/*关闭声卡*/
write_dsp(0xD3);
/*重置DSP*/
reset_dsp();
}
看来,要是在播放一个段文件后就对声卡复位,那就可以实现按顺序播放,我们不防这样一试:
......
play_sample(wav, 255, 128, 1000, 1);
/*重置DSP*/
reset_dsp();
play_sample(wav, 255, 128, 1000, 1); getch();
destroy_sample(wav);

remove_sound();
......
大家再试,这样就肯定可以顺序的播放两遍音乐了,那只要我们在播放完一段数据后对DSP复位,那就可以接着播放下段数据,好让我们来实现这个想法。
四:程序具体编写
下面我会配以代码详细介绍程序实现过程,其实这个代码就是从我给 "qinfen" 的代码修改简化过来的。
1. 定义WAV文件结构,WAV头信息结构,以及相关参数
#include
#include /* wav文件结构 */
typedef struct WaveData
{
unsigned long sample_lenth;
unsigned short rate;
unsigned short channels;
unsigned char time_constant;
char bit_res;
char *name_wav;

char *sample;
} WAV; /* wav头信息结构 */
typedef struct HeaderType
{
long riff; /*RIFF类资源文件头部*/
unsigned long file_len; /*文件长度*/
char wave[4]; /*"WAVE"标志*/
char fmt [4]; /*"fmt"标志*/
char NI1 [4]; /*过渡字节*/
unsigned short format_type;/*格式类别(10H为PCM形式的声音数据)*/
unsigned short Channels; /*Channels 1 = 单声道; 2 = 立体声*/
long frequency; /*采样频率*/
long trans_speed;/*音频数据传送速率*/
char NI2 [2]; /*过渡字节*/
short sample_bits;/*样本的数据位数(8/16)*/
char data[4]; /*数据标记符"data"*/
unsigned long wav_len; /*语音数据的长度*/
char NI3 [4]; /*过渡字节*/
} HEAD_WAV; int G_base; /* 记录DSP芯片的基址 */
int G_port; /* 端口的基址 */ 此处不必多言,这是必须了解的基础知识,我们眼进行文件类的编程,当然要是事先了解他的文件格式,这个各位朋友可以自行在网上查找资料。 2. DSP初始化函数
int install_DSP()
{
int i, g_address[6] = {0x210, 0x220, 0x230, 0x240, 0x250, 0x260}; for (i = 0; i < 6; i++)
{
if (RestDSP(g_address[i]))
{
G_port = g_address[i]; /* 记录端口基地址 */
return 1;
}
}

return 0;
} /****************************************************************************
检查一个声卡基址是否存在,如果存在则将声卡复位 *
****************************************************************************/
int RestDSP(int Test)
{
/* 重置DSP */
outportb(Test + 0x6, 1);
delay(50); /* 延时是必须的 */
outportb(Test + 0x6, 0);
delay(50); /* 如果重置成功则检查 */
if ((inportb(Test + 0xE) & 0x80 == 0x80)
&& (inportb(Test + 0xA) == 0xAA))
{
G_base = Test;
return 1;
}
else
{
return 0;
}
} 关于 int RestDSP(int Test) 函数,我想各位只要暂且记下,只要知道这是在对硬件端口进行操作,和其中检测 “重置是否成功” 的方法就行,以后有机会接触具体硬件电子开发的时候会知道其中原理。我的 int install_DSP() 函数中,只列出了6个可能端口地址,大家可以多增加几个,因为我朋友的机器声卡端口就在这6个之外。 3. 加载WAV文件
WAV *Load_wav(char *name_wav)
{
FILE *fp;
HEAD_WAV Wav_file_head;
WAV *Wav_file;
/* 打开声音文件 */
if ((fp = fopen(name_wav, "rb")) == NULL)
{
printf("can't open wav file!");
return NULL;
} /* 开辟空间 */
if ((Wav_file = (WAV *)malloc(sizeof(WAV))) == NULL)
{
printf("have't mem!");
fclose(fp);
return NULL;
}

/* 读取文件头信息 */
fread(&Wav_file_head, sizeof(HEAD_WAV), 1, fp); /* 检查RIFF头 0x46464952 其实就是字符串 "RIFF"
这样好处理一些,毕竟比较数字比比较字符串要省事的多 */
if (Wav_file_head.riff != 0x46464952)
{
printf("isn't wav file!");
fclose(fp);
return NULL;
} /* 获取文件名 */
Wav_file->name_wav = name_wav; Wav_file->rate = Wav_file_head.frequency; /* 采样频率 */
Wav_file->channels = Wav_file_head.Channels; /* 声道 */
/* 计算真实采样率 */
Wav_file->time_constant = 256 - (1000000L / (Wav_file->rate * Wav_file->channels));

/* 获取声音数据长度 */
Wav_file->sample_lenth = Wav_file_head.file_len - 50;
/* 分配内存,以存放声音数据 */
if ((Wav_file->sample = (char *)malloc(Wav_file->sample_lenth)) == NULL)
{
printf("have't mem!");
fclose(fp);
return NULL;
}
/* 若文件过长 */
if (Wav_file_head.file_len - 50 > 0xC7FF)
{
/* 读取声音数据 */
fread(Wav_file->sample, 0xC7FF, 1, fp);
}
else
{
/* 读取声音数据 */
fread(Wav_file->sample, Wav_file->sample_lenth, 1, fp);
} fclose(fp);

return Wav_file;
} 次函数,其实也没有什么好才交代,只要仔细看看便明白。只是大家注意最后部分的读取文件长度:
......
/* 若文件过长 */
if (Wav_file_head.file_len - 50 > 0xC7FF)
{
/* 读取声音数据 */
fread(Wav_file->sample, 0xC7FF, 1, fp);
}
else
{
/* 读取声音数据 */
fread(Wav_file->sample, Wav_file->sample_lenth, 1, fp);
}
......
看,我这里设置的数据块大小为 0xC7FF,即 51199bit。若文件长度大于 51199bit,那第一次就应当读满数据快,所以为 fread(Wav_file->sample, 0xC7FF, 1, fp); 而若文件数据长度小于 51199bit,那就以为着只要播放依次即可。

4. 播放文件
void Play_wav(WAV *Wav_file)
{
FILE *fp;
long LinearAddress;
unsigned short page, offset;
int i;
unsigned int count; /* 记录共分为几块播放 */
unsigned int romd; /* 记录不满一块的数据段长度,以便最后依次播放 */ /* 获取块数,和余数 */
count = (int)(Wav_file->sample_lenth / 51199);
romd = (int)(Wav_file->sample_lenth % 51199);

if (romd != 0)
{
count++;
}
/* 将音频流指针转换成线性地址 */
LinearAddress = FP_SEG(Wav_file->sample);
LinearAddress = (LinearAddress << 4) + FP_OFF(Wav_file->sample); page = LinearAddress >> 16; /*计算页*/
offset = LinearAddress & 0xFFFF; /*计算页偏移*/
/*注意 :这个操作只能工作于DMA的第一通道*/
outportb (0x0A, 5); /*Mask 锁DMA通道一*/
outportb (0x0C, 0); /*清除DMA内部翻转标志*/
outportb (0x0B, 0x49); /*设置成回(播)放模式*/
/*
模式由下面几项组成:
0x49 = 二进制 01 00 10 01
| | | |
| | | +- DMA通道 01
| | +---- 读操作 (从内存到DSP)
| +------- 单一周期方式
+---------- 块方式
*/

outportb ( 0x83, page); /*将页面写入DMA控制器*/
outportb ( 0x03, 0xC7FF & 0x100);
outportb ( 0x03, 0xC7FF >> 8); /* 开启声卡 */
WriteDSP(0xD1); if (count == 1) /* 文件长度 <= 51199bit */
{ WriteDSP(0x40); /* DSP第40h号命令 :设置采样频率 */
WriteDSP(Wav_file->time_constant ); /* Write time constant */

outportb ( 0x02, offset & 0x100); /*将偏移量写入DMA控制器*/
outportb ( 0x02, offset >> 8);

outportb ( 0x0A, 1 ); /*激活DMA通道一*/
WriteDSP( 0x14 ); /*DSP第14h号命令 :单一周期回放*/ WriteDSP( Wav_file->sample_lenth & 0xFF );
WriteDSP( Wav_file->sample_lenth >> 8);
}
else /* 文件长度 > 51199bit */
{
fp = fopen(Wav_file->name_wav, "rb");
fseek(fp, (long)(sizeof(HEAD_WAV) + 0xC7FF), SEEK_SET); for (i = 0; i < count; i++)
{
WriteDSP(0x40); /* DSP第40h号命令 :设置采样频率 */
WriteDSP(Wav_file->time_constant ); /* Write time constant */

outportb ( 0x02, offset & 0x100); /*将偏移量写入DMA控制器*/
outportb ( 0x02, offset >> 8);

outportb ( 0x0A, 1 ); /*激活DMA通道一*/
WriteDSP( 0x14 ); /*DSP第14h号命令 :单一周期回放*/
if (i != (count - 1))
{
WriteDSP( 0xC7FF & 0xFF );
WriteDSP( 0xC7FF >> 8);

/*重置DSP*/
RestDSP(G_port); fread(Wav_file->sample, 0xC7FF, 1, fp);
}
else
{
WriteDSP( romd & 0xFF );
WriteDSP( romd >> 8);

/*重置DSP*/
RestDSP(G_port); fread(Wav_file->sample, romd, 1, fp);
}
}
fclose(fp);
}

/*关闭声卡*/
WriteDSP(0xD3);
/*重置DSP*/
RestDSP(G_port);
} int WriteDSP(int value)
{
/*等待DSP接收一个字节*/
while ((inportb(G_base + 0xC) & 0x80) == 0x80);
/*发送字节*/
outportb (G_base + 0xC, value);
} 对于 void Play_wav(WAV *Wav_file) 诸多操作,其实就是硬件控制,说句老实话,其中很多端口操作我也不知道他具体做了什么,甚至这些概念我也不清楚,但我还是那句话,暂且不管先记住,以后有机会会知道硬件内部四怎么实现的。至于 int WriteDSP(int value) 中的 while ((inportb(G_base + 0xC) & 0x80) == 0x80); 这也是硬件规定,他必须要等 G_base + 0xC 端口中的数的第7位为1,即 10000000 才允许写,大家也记住就OK。
这里的关键还是在于 void Play_wav(WAV *Wav_file) 中对于长文件的分块处理,其实很简单,就是播放完一块数据,就立即读取下块数据,如此循环。

5. 销毁文件
void Destroy_wav(WAV *Wav_file)
{
if (Wav_file)
{
free(Wav_file->sample);
Wav_file->sample = NULL;
free(Wav_file);
Wav_file = NULL;
}
} 6. 例子
void main(void)
{
WAV *Wav_file; /* 申请音乐文件 */ if (!install_DSP()) /* 初始化DSP */
{
printf("can't install DSP!");
getch();
return(0);
}
/* 加载声音文件 */
if ((Wav_file = Load_wav("win.wav")) == NULL)
{
printf("can't load wav!");
getch();
return(0);
} Play_wav(Wav_file); /* 播放文件 */
getch(); Destroy_wav(Wav_file); /* 销毁文件 */
}
至此,整个程序介绍完毕,我们可以试试看是否可以播放长文件。其实此程序也有个不大不小的败笔,虽然我们采用以数据块的形式把工作一并交给DSP芯片处理,至使音乐播放得以流畅,音效也得以保证,但就是因为是以数据块来做的,他的流程如下:
开启声卡 -> 读取第1块数据 -> 播放 -> 复位DSP -> 读取第2块数据 -> 播放 -> 复位DSP ...... 读取第n块数据 -> 播放 -> 复位DSP -> 关闭声卡
就是由于数据块与数据块之间要复位DSP,所以在块与块之间就产生了一个 “噗” 的杂音,甚是恼人啊~!还是也去试试法2,自己建立定时器,看看效果如何。 (特别说明:各位朋友,因为声卡控制的资料的确很少,我现在都还没找到比较详实的DSP端口说明,所以我也是看别人的代码加自己的思考猜测来做的以上文章,所以要是各位朋友哪日发现我文中有纰漏错误之处还望指出,大家好一同进步。此篇文章权当有个参考,希望起到抛砖引玉的作用)