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你有什么用计算机技能解决生活题目的经历

现在标:用破铜烂铁打造一个云音笑播放器(长文众图预警)

技能:基础C说话、对数电模电与TCP/UDP网络通讯有基础晓畅,同时熟识keil及visual studio的基本操作.

作者:传闻中的女暗客(吾发誓是个女钻研生)

在啰嗦一堆话之前,吾们先来望望这个云音笑播放器是怎么样的:

你能够在B站望到这个设备的演示视频

http://www.bilibili.com/video/av17719242/

或者在闲鱼直接买下来(倘若还没卖出去的话)

https://g.alicdn.com/idleFish-F2e/app-basic/item.html?itemid=563462742086&ut_sk=1.WFSNk8+5oW4DAKHgpeCbNSy2_21407387_1514511157657.QQ.detail.563462742086.294031643

自然,”废铜烂铁”自然不是真实的废铜烂铁,不过东西基本都是压箱底的玩意,东西是很简陋的,乃至于那几条杜邦线都是翻箱倒柜找出来的,但麻雀虽幼五脏俱全,这玩意是一个实打实的网络云播放器,一切的音笑资源都存储在远端,,除了能够装逼外,除了你真的买不首一个手机,除非你真是只能取出几十块钱的穷逼还想听在线音笑,除非你想在美益的大学本科四年(钻研生有点难)的卒业季末了搞一把校优卒业设计,那么,你的机会来了!

吾们先计算一下成本:

1.VS1053b模块,这个价格为55元,自然,吾最最先用的是VS1003b模块,这个只要20块钱还包邮,不必不安,不管是连线照样驱动程序,都能够100%兼容,你把这玩意换VS1003b没一点题目

2.STM32F407ZG最幼体系

这玩意推想是最贵的配件了,要58块钱,几个必要通知的参数比如做事频率168M HZ,192+4k SRAM,3个SPI接口,总的来说,这玩意用在云音笑播放器上算是糟蹋了,不过吾压箱底的就只有这玩意,自然你十足能够用更廉价的STM32F103VET6最幼体系,这玩意只要36块钱,自然还有更乞丐的F10x系列,推想30块就够了,倘若你本身脱手焊接的话,能够12块钱就够了,自然由于吾们秉承着最快最浅易成本最矮的装益逼,因此在成本最矮和最浅易上吾们不得不做出一些艰难的决定,本身焊接这种事情除非你是行家,不然照样直接买来得快

3.W5500网络模块

这玩意很益处,20块钱旁边就能拿下,而且驱动编写浅易无脑,IO迅速迟误矮,避免了直接手撸TCP/IP 制定的一堆题目,吾实在想不出为什么不买这玩意.

4.耳机

这个耳机十元包邮,某宝上许众,吾就不众说了免得说吾打广告.

因此在动工之前,你能够先算一笔账,如何做益这玩意

吾大致列出了一个价格清单之百元打造云播放器

土豪版本

STM32F407ZGT6最幼体系58元+VS1053b模块55元+W5500模块20元+稍微能听的耳机一个50元+杜邦线洞洞板排针若干5元=188元!这价格推想能买个不错的MP3了,但是,买的东西不装逼啊,何况吾们的照样云播放器呢.

平民版本

STM32F103VET6最幼体系36元+VS1003b模块20元+W5500模块20元+耳机10元+杜邦线洞洞板排针若干5元=91元,你没望错,91元就能让你舒安详服装个逼,不管是大学里照样高中里,都能够让你的逼格迅速升迁一个级别,开不喜悦?

乞丐版本

本身焊接的STM32F103VET6最幼体系12元,那么你就在平民版本能省下24元,耳机能够路边摊5元的,那么就省下了29元,那么末了你只必要花62元就能以高逼格形式装上一逼.

硬件的东西基本上就是花花钱接接线的事情了,剩下就是柔件的题目了,要打造这个简陋版本的云播放器,你必要完善以下程序的开发

1. STM32Fxxx一些初首化

2. W5500的驱动程序

3. VS10xx的驱动程序

4. 云音笑播放器的Server端

5. 驱动逻辑调度器

自然,开发环境通俗行使keil+Visual studio来完善

倘若你搞不懂上面的都是上面都是些什么玩意,能够,这些吾都写益了,你能够直接将附件中的源代码哪来编译然后烧录到芯片中.倘若你想进入壕无人性的迅速装逼模式,笔者特意情愿将手上的现制品卖给你,除了不包邮之外,另外再收一丢丢的技术声援费用,没错,你没望错,笔者现成可用的制品+源码只必要1024元就能搞到手,让你喜悦装个逼.(论文及技术声援费用另算)

从这边最先凡事都有个最先,因此在最先的第一件事情最先是理清吾们要面对的是什么,浅易来说是一个单片机网络音笑播放器.但吾们也不得不面对一些”破铜烂铁”所带来的诸众题目,例如片上RAM只有可怜的192KB,因此不能够和PC端开发APP相通糟蹋地开上几十兆的内存做缓存,另外168MHZ这一并不算高的主频也对吾们的编码挑出了挑衅,吾们不光仅要相符理分配益处理网络与音频的资源分配题目,内部总线的速率乃至于音笑播放的比特率都答该在厉格的计算后进走处理,末了开发也是个题目,即使是C说话也并异国挑供完善的标准库供你调用,因此很遗憾的是你不及行使一堆别人已经为你铺益的一堆路,这意味着许众时候你必须”造轮子”,但交运的是笔者就是一个情愿种在本身手里也不想在别人的库中处处躲藏着一堆坑而物化的不明不白,另外,VS1053的硬件码与W5500自带的Socket也帮吾们省下了一大堆解码与制定上的题目.

现在,倘若和笔者相通有造轮子强制症,那么,这篇文章接下来的内容,就是商议如何造轮子的.

在动工之前,一些必备的开发及调试环境也是必须的,在本章内容中,行使的开发环境为keil,笔者行使的版本为5.11.0,行为钦定的嵌入式开发IDE,有着对大片面主流芯片的声援 ,主动添入startup(相通于bootloader)代码也是

一大亮点,自然keil还有着屎相通的代码编辑体验绝对让你印象深切.

但不管怎么说,嵌入式开发八九不离十必要这个柔件的撑持,集成益的环境总比你本身捣鼓些什么gcc交叉编译快得众,又没人望你编译方案众牛逼,为什么不挑选更方便迅速的方案呢?

然后是visual studio这个号称宇宙最强的IDE,固然在哪个IDE益用上能够说是各有说辞,但按笔者众年的行使经验来说,Visual studio的用户体验几乎能够用无出其右来形容,搭配visual assist X更是让码首来的感觉就像吸了毒,难怪不少码畜码首来废寝忘食,无需疑心,visual studio的用户体验是千真万确的.

在本项现在中,吾们将行使Visual studio 编辑器用于编辑单片机与音笑服务端的代码,倘若你不熟识visual studio 吾提出你必要稍微花点时间对其界面及操作学习.

另外固然一切的源代码在附件中都能够直接编译实走或者直接烧录到芯片当中,但是笔者照样提出读者购买JLINK或者ST-Link等调试器并本身着手修改代码来完善本身所必要的功能.

末了,本文倘若读者熟识C说话,对数电模电与TCP/UDP网络通讯有基础晓畅,同时熟识keil及visual studio的基本操作.

内部总线制定的选择

其实本文标题首的并不怎么实在,其实不是选择,而是datasheet已经决定了,就用SPI总线来做模块间的通讯制定,浅易来说就是SPI是钦定的,你没得选,但写这篇文章的现在标,更众是为什么选择SPI制定而不行使别的.

最先是最直不悦目的一点,不管是W5500照样VS1053模块都声援SPI制定,并且STM32F407ZGT6有三个SPI接口有良益的硬件添速,同时STLibrary(ST公司挑供给STM系列的库)中有着对SPI的封装库,这意味着吾们能不必花太众功夫在底层通讯制定上.

其次是SPI制定用到的引脚只有四根,连线浅易,而且在速度上相对于串口这种龟速接口,起码能达到吾们的请求,即便不行使DMA,也不会对效率上产生难以义务的题目.

因此内部总线的制定吾们就选用SPI,自然本篇文章并不是特意给读者介绍SPI制定的,但列出一些关键的要点,让不晓畅SPI制定的良朋涨涨姿势,传授点人生经验,同时表明下时钟对SPI速率的影响益让他跑的比某地记者还快,那肯定是最吼的.

最先是SPI的连线方式,用一张图来概括,那就是

在模块上这些引脚都有进走标注

(W5500模块的引脚标注,SCS外示SS)

(VS1053模块的标注SI外示MOSI,SO外示MOSI,XCS外示SS)

同时议定查阅STM32F407ZGT6的原理图,吾们很容易找到三个SPI对答的引脚接口.在本篇中,吾们只行使到了SPI1与SPI2行为外接外设

因此现在你能够找到W5500和VS1053模块上的标注,并且对照其原理图的标注行使杜邦线把它接到STM32F407ZGT6的中央板上去了.

SPI是如何做事的在简短地科普SPI制定以前,吾回归到最原首的电这一基本概念上来,自然吾们并不打算在这上面滔滔不绝,但说到电不走避免的就是必须谈到电压这一切念,高中数学通知吾们,电压的单位是伏特,吾们往往用字母V来外示电压这一单位.

倘若两个电压分别的链路相连,电流就会从高电压去矮电压“起伏”,同时,电压也意味着更众东西。例如人体的坦然电压是36V,除非你想“爽一把”,否者吾不提出任何人去碰超过坦然电压的电线,单片机的供电电压通俗为12v,5V或3.3v,同时IO引脚的输出电压通俗也不会超过5V,因此你不必不安触碰裸露的引脚会对你的生命坦然造成众大的胁迫,末了也就是吾们主要必要关注的重点,在数电或模电中,吾们往往规定某一电压为“矮电平”并规定另一个比较高的电压为“高电平”,并以此来当做数学上的0和1(或者相逆),因此能够想象,当一条线路上从矮电平上升到高电平,实际上是如许一个图形

倘若你仔细望的话,这个上升的过程并不是100%垂直的,但这个上升的时间如此之短,因此在理想的状态下,吾们期待这个上升的过程越短越益挨近于垂直,吾们管这个“上升”的直线叫上升沿。同样的,当这个电压又从高电平到矮电平,图形就变为了

同样的,吾们把这个降落的过程叫降落沿,用时把这个上升又降落的一个过程叫做“脉冲”,因此,一个脉冲肯定包含了一个上升沿和一个降落沿。

实际上“脉冲”这一切念贯穿了整个数字电路的理念,在许众的通讯制定中,一秒钟内完善众少个这种“脉冲”直接和它的通讯速率挂钩,实际上SPI制定四根线中的SCLK引脚,就是一连地循环脉冲这一过程,隐微,通讯制定的最后现在标就是“读和写”或者叫授与数据发送数据,那么题目来了,什么时候发送数据,什么时候授与数据?

这边就来到了SPI的第一个理念,相位。SPI统统有两种相位,即上升沿采样或降沿采样,现在吾们倘若SPI被竖立为第一面沿采样,那么依照下图

MISO为SPI主机输入,MOSI为主机输出,能够望到,在一个个边沿也就是上升沿,SPI从MISO读取数据,吾们倘若矮电平为0,那么SPI读取到的第一个数据就为0,然后在第二个边沿也就是第一个降落沿,MOSI为输出数据,由于MOSI这个时候为高电平。也就是SPI向外发送了一个1,重复这一个过程,SPI就完善了数据通信

在上图的三个脉冲中,SPI读取了数据011,并发送了数据100,由于在一个脉冲中能同时完善一个位的收发,因而这个发送模式又被称为“全双工模式”。倘若SCLK的频率是1

024HZ,那么在一秒钟内,议定SPI能够发送与授与的数据别离为1024/8=256字节,倘若频率为1MHZ,那么就是256Kbytes/s的速度.

隐微的,必要SPI能够完善通讯必要相互协商益何时读写时钟周围

SPI的主要参数如下

CPOL:时钟极性

CPHA:时钟相位

当CPOL为0时,初首状态也就是时钟余暇时电平为矮;

当CPOL为1时,时钟余暇时电平为高;

当CPHA为0时,时钟周期的上升沿采集数据,时钟周期的降落沿输出数据;

当CPHA为1时,时钟周期的降落沿采集数据,时钟周期的上升沿输出数据;

最先编码类型的准备做事

倘若在PC上敲代码,笔者会用下面一张图来外达吾的情感

但嵌入式裸机开发隐微不及那么奔放,你必须战战兢兢地考虑到资源,时钟,运走效率等一系列题目,在某些情况下你必须自走实现内存管理,代码调度等一系列机制,在某些情况下,某些书本上的框架实现将变成瞎扯淡,你必须遵命你对资源的理解量身订做正当这个体系的程序.

不管怎么样,笔者在编码的起头都习气做一些准备做事,例如将关键类型做一下重命名

例如如下代码:

#define     _IN[/size]
#define     _OUT
#define     PX_FALSE                   0
#define     PX_TRUE                            1
#define        PX_NULL                      0
#define     PX_PI                             3.14159265359f
typedef        void                            px_void;
typedef        int                               px_bool;
typedef        unsigned int             px_dword;
typedef    short             px_short;
typedef    unsigned short         px_word;
typedef        unsigned short         px_ushort;
typedef    unsigned int             px_uint;
typedef    int                               px_int;
typedef        char                           px_char;
typedef        char                           px_byte;
typedef        unsigned char          px_uchar;
typedef        unsigned long          px_ulong;
typedef        long                           px_long;
typedef    float                            px_float;
typedef    double                       px_double;
typedef    long long         px_qword;
typedef     unsigned long long  px_u64;
typedef     unsigned int        px_u32;
typedef     unsigned short      px_u16;
typedef     unsigned char       px_u8;

不管怎样,将一些关键字遵命本身的规范进走重命名是个益习气,在挨近底层的开发中,吾们许众时候必要关注数据的大幼与对齐等一系列题目,因此吾们不期待编译器与环境的分别导致在分别的地方导致过众的差错(而导致项现在必要大量修改),因此在项现在中尽量的行使自定的类型,以便于说在以后的移植中做的代码修改量最少.

另外就是一些常用类型与常亮,例如TRUE和FALSE,NULL如许的频繁用得到的常量或者是π如许的数学常量最益也先坐定义,然后_IN _OUT如许的空宏对参数的表明上的标注也特意有益处,这些做事都能够在一个头文件中定义完善.

时间休止

在商议驱动编写之前,吾们最先要先处理益准时器,毕竟在驱动编写的过程中,往往不走避免的必要编写迟误函数,倘若在PC端开发,能够一个迟误函数仅仅只是必要浅易的调用sleep函数就能够了,但在单片机中,你不得不晓畅时间是怎么来的.

大片面的单片机芯片都有挑供时间休止,大致有趣是你竖立一个寄存器,该寄存器在某暂时间阻隔都会被减去1或添上1,当这个值变为0或者溢出后,程序就会跳转实走时间休止函数,现在的题目是,如何去竖立时间的阻隔,在附件中你能够找到stm32f407zgt6芯片的datasheet也就是数据手册,议定查找block diagram你将会望到下面这一张图

上面标注的是个模块连接到的总线是哪块,同时这张图还给出了该总线的时钟频率,倘若是新手的话,坚信望到这张图已经起预言家得一整逆胃了,然而笔者并不会说这张图望首来其实没那么复杂,吾想说的是,等你天天被凶心,你总会习气的,言归正传,倘若你实在觉得头晕的话,这张外格下面的一段话给你划出了重点

大致有趣是当计时器连接到了APB2总线时,他的频率是168MHZ,当连接到APB1总线时,是84MHZ,在默认的情况下,计时器连接到APB2总线,也就是有一个寄存器其每秒钟做168M次减法,吾们将这个寄存器,竖立为时钟频率的千分之一,吾们就能精确地迟误1ms,将它除以百万分之一,就能精确迟误1us

吾们议定ST库函数中的SysTick_Config来竖立这个计时寄存器,当计时寄存器为0后,它会重新竖立为你竖立的值,因而这个函数调用一次就够了:

SysTick_Config(168000000/1000);

当寄存器到0后,引发时间休止,调用回调函数

void SysTick_Handler(void){}

这个函数你能够在stm32f4xx_it.c中找到,在笔者的代码中,笔者定义了一个全局变量用于计算从芯片最先做事的时间.吾们能够行使TimeGetTime函数来取得这个时间.同时用sleepms来迟误若干毫秒。

//SysTick handler[/size]
unsigned int __g_Timer=0;
void SysTick_Handler(void){g_Timer++;}
uint32_t TimeGetTime(void){return __g_Timer;}
void sleepms(uint32_t ms){
uint32_t CurrentTime=TimeGetTime();
   while(TimeGetTime()-CurrentTime

驱动架构

倘若按教科书上说的,代码架构答该高内聚矮耦相符,答该自顶向下,但笔者一向秉承着一句话,脱离环境讲什么架构特出就是瞎扯淡,纸上谈兵就和说吾明天买彩票肯定会中奖相通不走靠,换句话说,答该叫只有正当的架构,异国特出的架构.

不管如何来说,吾们设计架构的现在标是让代码清新益用,并且保证代码能够不必修改或很少修改就能移植到另外一个平台,毕竟谁都期待在以后少写代码少造同样的轮子.尤其在驱动编写的过程,不走避免的涉及一堆底层操作,如何封装益硬件相关的代码和无关的代码,直接影响到这个代码以后移植是否能做到迅速益用.

遵命通俗的情况而言,答该将总线通讯的初首化代码封装为一块,然后在通讯制定的基础上,编写驱动的做事代码竖立硬件虚拟层,末了在最表层调用驱动,实现功能,然而原形是,这种自顶向下的设计模式糟糕的一笔,你不得不花大量的时间封装文档,通知别人或异日早已经遗忘这段代码写的是什么的本身,答该到哪个源代码里去修改参数,再到哪个文件里去修改GPIO引脚,再去那里改改时间迟误函数,更糟糕的是,倘若倘若这个设备和其它设备展现共用总线时,你不得不重新再考虑你通讯制定代码封装的在现在环境相符分歧适了.更有甚者,你必要移植到其它系列芯片中,这不得不让你重写通讯制定代码,你不得不再分出心理来把以前的代码实现通盘删失踪,然后在注解上写上,本驱动不实现通讯代码,你必要掀开xx文件,在那里增补初首化代码,在那里增补发送数据代码,在哪授与……坚信吾,这所谓的自顶向下简直蠢爆了.

其实笔者总结了下驱动开发的规律,基本上九成以上的驱动,总结首来无非就是数据读和写的添上IO引脚控制和时间迟误的题目,至于通讯制定,无非还不是为了完善读写操作,本身并异国什么稀奇的内容,为什么不行使一个函数指针来规定驱动的读写与IO操作函数,如许吾们就能够将驱动和通讯制定IO口操作剥脱离来.实际上笔者行使这一方案众年,并且觉得确实在大片面的环境中做事良益,效率高效

实现的代码实际特意浅易,定义一个PX_Linker组织体

typedef struct __PX_LINKER[/size]
{
      px_void *data;
      px_bool (* _PX_LinkerInit)(px_void *Info);
px_int  (* _PX_LinkerWrite)(_IN px_void *buffer,px_int size);
px_int  (* _PX_LinkerRead) (_OUT px_void *buffer,px_int size);
px_int (* _PX_LinkerIOCTL)(_IN px_int ioctl,_IN px_int io,_IN px_void *param);
}PX_Linker;

当中包含四个函数指针,一个data类型指针

其中_PX_LinkerInit用于实现通讯制定的初首化代码, _PX_LinkerWrite用于实现写数据代码_PX_LinkerRead用于实现读数据代码_PX_LinkerIOCTL则用于实现一切其他的控制代码,包括迟误和GPIO口的控制.

同时吾们挑供四个函数对PX_Linker进走操作避免直接操作组织体

其中PX_LinkerInit用于对PX_Linker进走初首化,包括竖立其四个函数指针,函数原型如下:

px_bool  PX_LinkerInit(PX_Linker *linker, px_void *Init,px_void *Write,px_void *Read,px_void *ioctl,px_void *param);

PX_LinkerWrite为一个宏定义,其现在标仅仅只是调用写函数,其宏定义规则如下.其中lnk为指向PX_Linker的指针,buffer为写buffer,size为期待写入的字节数。

#define PX_LinkerWrite(lnk,buffer,size) ((lnk)->_PX_LinkerWrite(buffer,size))

PX_LinkerRead为一个宏定义,其现在标仅仅只是调用读函数,其宏定义规则如下.其中lnk为指向PX_Linker的指针,buffer为读取buffer指针,size为缓存区最大的大幼.

#define  PX_LinkerRead(lnk,buffer,size) ((lnk)->_PX_LinkerRead(buffer,size))

PX_LinkerIOCTL用于调用PX_Linker中的控制函数.其中参数IOCTL为控制标识符.io及param都为传入参数.

#define  PX_LinkerIOCTL(lnk,ioctl,io,param) ((lnk)->_PX_LinkerIOCTL(ioctl,io,param))

在编写驱动时,吾们只必要在表层(例如main函数中)去考虑芯片相关的通讯制定,同时实现几个PX_Linker 所必要的代码实现,然后将PX_Linker传递给驱动程序的逻辑实现当中就能够了,由于不包含主控芯片相关的代码,因此驱动的代码直接拷贝到其它的项现在中也不会出什么题目,必要做的就仅仅只是重新在本身爱的地方完善通讯总线的实现就能够了.

VS1053b驱动程序开发SPI制定

VS1053连接到了STM32F407ZGT6的SPI2接口上,你能够在附件中找到VS1053B的datasheet,相关SPI通讯制定的请求你能够在DataSheet的第18页找到

能够望到,第一个数据在SCK的第一个上升沿发生时,为了保证竖立保持时间(就是电瓶变换后电压的维持时间),这个上升沿答该在半个周期后

因此,SPI的时钟初首电平答该竖立为高,在第一个上升沿就是脉冲的第二个边沿.除此之外,在Datasheet的第23页还挑到了

SPI的最大速度不得超过CLKI的六分之一,第三段挑到,在初首状态下,CLKI=XTALI,议定对datasheet的进一步查找

XTALI的速度答该在12-13MHZ之间,因此,SPI的速度不该该超过大约2.16MHZ,吾们回到STM32F407ZGT6的数据手册上来,从图中吾们能够望出,SPI2属于APB1总线(由AHB二分频而来),其最大的速率为42MHZ

因此为了通讯速度不大于2.16MHZ,它起码答该被32分频.

同时吾们查望SPI的时序图

得知,其数据为8位,同时高位在前矮位在后.

因此,SPI2的初首化代码如下:

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2,ENABLE); [/size]
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //全双工
      SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;  
      SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//8位  
      SPI_InitStructure.SPI_CPOL  = SPI_CPOL_High;//极性
      SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//相位
      SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;  
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_32;//波特率32分频
      SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//高位在前地位在后
      SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
      SPI_Init(SPI2,&SPI_InitStructure);
      SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);

VS1053b命令与寄存器

不管怎么说,对硬件驱动的编写第一步幼我照样比较爱先完善硬复位这一功能

在Datasheet的9.2章节中,复位能够议定对XRESET也就是RST引脚拉矮来完善,在拉矮RST引脚后,DREQ引脚会拉矮22000个时钟,也就是说,倘若VS1053b运走在12.288MHz的频率,复位会有个1.8ms旁边的迟误,自然,你能够议定判定DREQ引脚是否回到高电平来判定芯片是否成功复位.

之后是编写VS1053的最基本操作功能了,对VS1053b的操作是议定寄存器的读写来完善的,在VS1053b的datasheet中,管这种操作叫SCI(Serial Command Interface)下面两张时序图,别离是对VS1053b的寄存器读与写的时序图:

同时,在下图中给出了SCI读写的命令格式:

从时序图与给出的格式吾们能够清新,在命令读的时候,最先先将XCS引脚拉矮以片选设备,然后必要发送一个0x03外示读命令的操作码,末了发送一个16位地址,在此之后,该地址的值将会由MISO传输回来.

在命令写的时候,拉矮XCS片选,发送一个0x02外示写命令的操作码,之后发送一个16位地址,之后发送一个16位的值,末了必要拉高XCS引脚,在命令实走期间,QREQ引脚将会被拉矮至矮电平,直到命令完善,才会回到高电平状态.

在到这一步的时候,吾们基本能够完善VS1053b驱动最中央的片面了.

最先,吾们清新,VS1053b除了SPI所需的三个引脚外(SS引脚由柔件控制),还有XCS,RST,DREQ,XDCS三个引脚,因此,在控制函数中,除了对迟误函数的实现,还有对三个引脚的控制

下面的代码实现了SPI的读写和IOCTL(IO controller),吾们完善这个代码,并将它竖立给PX_Linker中(吾们将XCS连接到PB12,DREQ连接到PB10.XDCS连接到PB11,XRST连接到PB9)

px_int PX_PROTOCAL_VS10xx_IOCTL(px_int ioctl,px_int io,px_void *param)
{
      px_int v=io;
      px_u16 PIN;
      if(ioctl==PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS) PIN=GPIO_Pin_11;
      if(ioctl==PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS) PIN=GPIO_Pin_12;
      if(ioctl==PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_DREQ) PIN=GPIO_Pin_10;
      if(ioctl==PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_RST) PIN=GPIO_Pin_9;
      switch(ioctl)
      {
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SLEEPMS:
                 sleepms(v);
                 break;
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS:
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS:
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_RST:
           {
                 if(v)
                      GPIO_SetBits(GPIOB, PIN);
                 else
                      GPIO_ResetBits(GPIOB, PIN);
           }
           break;
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_DREQ:
                 return GPIOB->IDR & PIN;
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_HIGHSPEED:
           //  assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler_4));
                 SPI2->CR1&=0XFFC7;
                 SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler_4;
                 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
                 break;
           case PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_LOWSPEED:
           //      assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler_256));
                 SPI2->CR1&=0XFFC7;
                 SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler_32;
                 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
                 break;
      }
      return 0;
}
px_int PX_PROTOCAL_VS10xx_Write(px_void *buffer,px_int size)
{
      px_char *p=(px_char *)buffer;
      while(size--)
      {
           while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);
           SPI2->DR = *p;
           while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET);
           SPI2->DR;
           p++;
      }
      return 1;
}
px_int PX_PROTOCAL_VS10xx_Read(px_void *buffer,px_int size)
{
      px_char *p=(px_char *)buffer;
      while(size--)
      {
           while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);
           SPI2->DR = 0x00;
           while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET);
           *p=SPI2->DR ;
           p++;
      }
      return 1;
}

末了,吾们实现了读写寄存器的两个函数,你能够在附件的源代码中查望到它的完善实现,不过就和吾们之前说的步骤相通,只不过他从文字变成了代码:

px_void PX_DEVICE_VS10xx_Write_Register(PX_DEVICE_VS10xx *device,px_u8 addr,px_u16 data)[/size]
{
  if(PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_DREQ,0,PX_NULL)==0)
           return;
PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_LOWSPEED,0,PX_NULL);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS,1,PX_NULL);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS,0,PX_NULL);
PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,PX_DEVICE_VS10xx_VS_WRITE_COMMAND);
      PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,addr);
      PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,data>>8);
      PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,data);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS,1,PX_NULL);
PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_HIGHSPEED,0,PX_NULL);
}

px_u16 PX_DEVICE_VS10xx_Read_Register(PX_DEVICE_VS10xx *device,px_u8 addr)
{
      px_u16 reg;
  if(PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_DREQ,0,PX_NULL)==0)
           return 0;
PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_LOWSPEED,0,PX_NULL);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS,1,PX_NULL);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS,0,PX_NULL);
  PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,PX_DEVICE_VS10xx_VS_READ_COMMAND);
      PX_DEVICE_VS10xx_WriteByte(device,addr);
      reg=(PX_DEVICE_VS10xx_ReadByte(device)linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XCS,1,PX_NULL);
PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_SPI_HIGHSPEED,0,PX_NULL);
  return reg;
}

至此,吾们完善了VS1053b驱动最基本的功能,你能够尝试调用PX_DEVICE_VS10xx_Write_Register和 PX_DEVICE_VS10xx_Read_Register函数去读写地址望望写入的值和读出的值是否相反,倘若相反,外明你的通讯制定做事平常.

VS1053b写数据

VS1053b写音频数据特意的浅易,只必要拉矮XCS片选.拉矮XDCS数据片选,然后议定SPI直接发送音频文件数据就能够了,VS1053b会主动识别音频文件的文件头并且对其进走解码.

倘若你的的配置精确的话.答该很快就能听到音笑了.那么,题目就变成了吾们何时向VS1053b写数据.根据datasheet

当DREQ引脚拉高时,VS1053b起码能授与32字节的数据,因此,吾们每次就向VS1053b写入32字节的数据.

下面的代码实现了向1053b写数据,当DREQ引脚为高时,这个函数将会直接返回PX_FALSE

px_bool PX_DEVICE_VS10xxWrite(PX_DEVICE_VS10xx *device,px_byte data[32])[/size]
{
      px_u8 i;
      if (PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_DREQ,0,PX_NULL))
      {                                       
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS,0,PX_NULL);
           for(i=0;ilinker,&data,1);
      PX_LinkerIOCTL(device->linker,PX_DEVICE_VS10xx_IOCTL_XDCS,1,PX_NULL);
           return PX_TRUE;
      }
      return PX_FALSE;
}

VS1053驱动中央功能

笔者正本期待将驱动一切的函数功能是怎么实现的,代码是怎么写的与他根据datasheet的哪一步来完善都写出来,但是其详细的步骤在datasheet中已经写得特意详细了,因此在本篇文中,吾们接下来更众商议的是如何实现,而不是如何写代码.

在上面的篇幅中,吾们实现了读写寄存器与如何向VS1053b中写入数据.

现在,你能够在附件中找到并掀开PX_DEVICE_VS10xx.h

并找到如下几个函数的定义:

px_bool PX_DEVICE_VS10xxInit(PX_DEVICE_VS10xx *device,PX_Linker *linker);[/size]
px_bool PX_DEVICE_VS10xxReset(PX_DEVICE_VS10xx *device);
px_bool PX_DEVICE_VS10xxSoftReset(PX_DEVICE_VS10xx *device);
px_bool PX_DEVICE_VS10xxWrite(PX_DEVICE_VS10xx *device,px_byte data[32]);
px_bool PX_DEVICE_VS10xxPatch(PX_DEVICE_VS10xx *device,px_byte *bin,px_int binsize);
px_void PX_DEVICE_VS10xxSinTest(PX_DEVICE_VS10xx *device);

其中PX_DEVICE_VS10xxInit完善了VS1053b的初首化操作,它的实现包括初首化PX_DEVICE_VS10xx组织体并将它连接到对答的PX_Linker当中.

PX_DEVICE_VS10xxReset实现了VS1053b的复位,在它的实现中包含一个硬复位和一个柔复位

PX_DEVICE_VS10xxSoftReset则是柔复位的实现,你能够在VS1053b播放完一首歌或者切歌时调用这个复位函数.

PX_DEVICE_VS10xxWrite用于向VS1053b写音频数据,倘若写入战败它会返回PX_FALSE,这是由于VS1053b现在正”忙”造成的,你能够在这段时间完善其他的事情.

PX_DEVICE_VS10xxPatch用于添载补丁,倘若必要播放FLAC格式音笑,就必要调用这个函数添载补丁

PX_DEVICE_VS10xxSinTest用于最先正弦测试,你能够在初首化之后的任何时候调用这个函数用来测试芯片是否平常做事,倘若芯片平常,你答该会听到”滴~~~”的声音.

W5500驱动程序SPI制定

根据W5500的datasheet,其SPI的模式如下表明

W5500在每次的上升沿采样,在降落沿将会切换MISO与MOSI,如许,W5500就能同时声援声援SPI的模式1与模式3

根据SPI Frame

得知其矮位在前,高位在后,读至此处,坚信读者参照上一章节的SPI配置答该清新代码如何编写了,因此,在此不再复述了.

W5500命令与寄存器

W5500的驱动与VS1053b同样采用寄存器读写的方式来驱动,在本章节中,不再复述代码如何编写,在PX_DEVICE_W5500.c中,你能够找到W5500的驱动的完善代码.吾们将篇幅更众的留给”如何实现”

最先吾们要仔细的一点是,行使SPI传输一个字时W5500的寄存器采用的是Big endian,也就是说,倘若你要传输一个字,你必要先把高8位发送以前,然后才能发送矮8位

W5500读寄存器的步骤如下:

1. 拉矮SS片选

2. 写入必要读写的地址(2字节word)

3. 写入读寄存器操作码(这是一个位与操作,请查阅PX_DEVICE_W5500.c)

4. 读寄存器值

5. 拉高SS片选

W5500写寄存器的步骤如下:

1.拉矮SS片选

2.写入必要读写的地址(2字节word)

3.写入写寄存器操作码(这是一个位与操作,请查阅PX_DEVICE_W5500.c)

4.写值

5.拉高SS片选

W5500写数据步骤如下

1.拉矮SS片选

2.写入写寄存器操作码并与上Socket*32+8的值(这是一个位与操作,请查阅PX_DEVICE_W5500.c)

3.写值

4.拉高SS片选

W5500驱动中央功能

W5500对网络的读写是议定socket来实走的,在W5500的驱动中,只实现了UDP通讯(为什么行使UDP)在下一章节商议,在本章驱动中,仅行使到了Socket0行为通讯,迟误,行使本章的W5500驱动时,行使了GCOSNETWORK对W5500进走了进一步封装,不必要关注socket细节,直接进走网络通讯就走了.

GCOSNETWORK.h挑供了三个网络通讯相关的函数:

px_bool GCOS_UDPInit(px_char *localip,px_char *masker,px_char *gateway,px_u16 listenPort);[/size]
px_int  GCOS_UDPWrite(GCOS_addr_in *target,px_byte *buffer,px_int bufferSize);
px_int  GCOS_UDPRead(GCOS_addr_in *target,px_byte *buffer);

其中px_bool GCOS_UDPInit用于实现网络的初首化做事,包括配置本机IP,子网掩码,网关与UDP的监听端口

倘若初首化成功,这个函数会返回PX_TRUE,否者返回PX_FALSE,这个函数异国挑供舛讹日志输出,倘若这个函数返回PX_FALSE,你必要益益检查你的W5500是否精确连接并且配置精确了.自然由于源代码是公开的,因而议定单步调试这答该并不是难题.

函数原型:

px_bool GCOS_UDPInit(px_char *localip,px_char *mask,px_char *gateway,px_u16 listenPort);

功能:初首化网络(W5500芯片)

参数:localip,本机IP,为一个字符串参数,例如”192.168.1.100”

mask:子网掩码,也是一个字符串参数

gateway:网关

listenport:UDP监听端口

函数原型:

px_int  GCOS_UDPWrite(GCOS_addr_in *target,px_byte *buffer,px_int bufferSize);

功能:发送数据包

参数:target 现在标组织体

buffer 发送缓存区

buffersize 发送大幼

返回值,返回成功发送的数据大幼

函数原型:

px_int  GCOS_UDPRead(GCOS_addr_in *target,px_byte *buffer);

功能:授与数据包,这个函数是非壅塞式的,倘若异国数据包收到,这个函数直接返回0

参数:target 用于授与现在标描述新闻的GCOS_addr_in组织体

buffer 授与缓存区,这个缓存区起码必要1460字节的大幼

返回值,返回成功收到的数据大幼

示例代码:

#inclide “GCOSNETWORK.h”[/size]
char buffer[1460];
int main(void)
{
GCOS_addr_in addr;

int size; if(GCOS_UDPInit(“192.168.1.100”,”255.255.255.0”,”192.168.1.1”,”12345”))
{
      if(size=GCOS_UDPRead(&addr,buffer))
         GCOS_UDPWrite(&addr,buffer,size);
}
}

上面的程序,用于将收到的数据包”原路返回”.

网络制定TCP与UDP W5500挑供了UDP与TCP两种制定供吾们进走选择,那么,这个云播放器到底是采用UDP照样TCP进走通讯就是一个题目了.

最先UDP是一个相等浅易的制定,它有着更添简短的包头,这意味着你能够省下更众的带宽来做又用的事情,它是无连接的,你也不必要不安你的W5500是否有有余众的socket来维持众连接,另外它拥有特意益的可控性.你也不必花太众心理去处理一堆盛开性连接带来的题目.

同时,TCP带来的益处是显而易见的,它有郑重的丢包重发机制,能够保证时序性,连线断线一现在了然,吾们也不必要去关心那些烦人的心跳包,倘若说到文件传输,那么几乎许众答案都是:别考虑了,用TCP吧,你望谁谁谁用TCP纷歧样做的很益.是的,TCP有如此之众的上风,望上去实在相等的诱人,但是倘若你真实思考一下吾们所处的环境,并且真实理解TCP在何时才算真实的”有效”,你能够会发现,TCP并不正当在现在的体系中来做.

为什么吾们行使UDP而非TCP实际上,TCP之前所述的上风,在吾们现在片上体系并不益使

1. 吾们的片上体系只能挑供100kb旁边的缓存,倘若异国做额外的修改,而W5500仅仅能挑供2k的收缓存,倘若吾们设计的每个包的大幼在1.3K旁边,那意味着TCP所谓保证的时序性将不再首作用.更添糟糕的是,吾们将无法在带宽处理上做出优化,倘若在一个网络状况极其糟糕的环境中,你必须期待服务器回答数据包后才能乞求下一个,倘若迟误在百毫秒乃甚于一些高码率的音频在几十毫秒以上,这种迟误都将是扑灭性的.这将直接导致音频无法平常播放.

2. TCP能够能帮吾们来实现重发,但这个功能吾们在UDP上相通能够特意浅易的实现,但TCP的重发机制在第一点所述(window根本不敷以原谅更众的包,这种重发还能够导致扑灭性的迟误)已经成为了一种累赘,同时,TCP在挨近底层的编码上也显得不那么的”友益”,你必须最先花心理来处理W5500给你的一堆休止题目(比如连接,断线….)为此你得开个状态机来重新处理这堆题目(比如断线重连)增补本身的做事量,而UDP异国这些本异国必要去消耗精力的题目.

3. UDP在带宽与迟误优化上,实现首来浅易众了,详细的步骤吾们将在下一个章节进走商议.

数据组织实现

环形缓存在由于片上体系资源有限,因而绝大无数的时候,吾们无法将整个众媒体资源下载下来后再进走播放.以此来望,环形缓存是个不错的选择.

在流媒体的环形缓存中,通俗存在两个指针,下面笔者行使几张图来演示环形缓存是如何做事的.

最先吾们先定义两个指针,一个是现在播放指针,该指针指向的地址将是下一次被写到播放器中的音频数据,一个是现在数据写入指针,该指针指向的地址将是下一次写到环形缓存中的音频数据.

在下面的图中,吾们用字母PP(Play Pointer)来外示播放指针,用WP(Write Pointer)来外示数据写入指针

1. 在最最先的时候,WP和PP都在环形缓存的最先地址

2. 很快,网络收到了第一个数据包,这个数据被写入到了环形缓存中.

3. 现在,播放器最先做事了,从PP指针最先,逐渐将音频数据写到音频设备中,这个时候,音笑也就最先响首来了

4. 很快,在PP还异国到达WP的位置时,网络收到了第二个数据包,WP又提高了一大截

5. 吾们重复这一个过程,很快,WP到达了环形缓存的尾部

6. 倘若音频还有数据,那么这个时候,WP会立刻切换回到了环形缓存的首部.

7.由于收到速度包的速度会快于播放速度,因而,很快,WP就挨近了PP

8.这个时候,倘若再次写入一个”块的数据”就会导致异国播放的音频数据被遮盖,因此,这个时候答该期待PP与WP的位置至稀奇一个”块”的距离,才会将下一个音频数据写进去.

9.末了重复这个过程,直到这个音频数据被通盘播放完毕.

数据交互过程 幼我云音笑播放器的益处是,吾们基本不必去抄心数据坦然和服务端是否会被抨击的题目,一切的数据交互吾们都能够默认是坦然可信的,毕竟服务端仅仅只是为你一幼我在”服务”,倘若你将服务端安放在公网的地址上,答该也不大能够会有人蛋疼的去抨击一个毫无益处相关的东西.

在本项现在中,吾们行使一种”问答式”的交互方式,这有点像HTTP制定的模式,服务端从不主动发首数据交互乞求,一切的数据交互,都是客户端主动发首的.

自然,吾们现在所制的云音笑播放器,并不必要做到商业产品水准益去赚他一个亿,吾们的现在标浅易来说就是为了更益更浅易的装逼,最益是别人望首来很牛逼,实际上做首来很浅易的那种造就.因此吾们的交互制定也并不必实现的有众么的复杂.

下面吾们浅易的行使文字来描述,这款云音笑播放器是如何用网络进走数据交互的

1.播放器:发送数据包,乞求某个音频文件数据

2.服务端:倘若之前有掀开其他音频文件,关闭它,同时掀开播放器乞求的音频文件,返回这个音频文件的数据大幼,准备读取数据

3.播放器:乞求该音频文件的第一块数据

4.服务端:返回这个音频文件的第一块数据

5.播放器:乞求该音频文件的第二块数据

6.服务端:返回这个音频文件的第二块数据

……

7.重复上述过程直到音频数据发送完毕

8.回到步骤1,播放下一个音频

服务端逻辑实现吾们最先先来实现比较浅易的服务端,为了尽量保持精简设计,服务端只处理两种类型的数据包,一个是客户端发送上来的音频文件乞求包,一种是音频数据乞求包,其中音频数据乞求包是根据末了一次乞求的音频文件而定的

其逻辑实现大致如下

1. 初首化网络,监听UDP端口

2. 当收到音频文件乞求包时,掀开这个音频文件,并且返回这个音频文件的文件大幼,倘若这个文件不存在,返回的大幼为0

3. 当收到音频数据乞求包时,返回对答音频数据

4. 重复2,3过程

片上体系实现到这一步,吾们就能够最先编写单片机上的主要逻辑实现了,总的来说,片上体系主要分为以下几个步骤

1. 初首化片上体系的一些关键控制单元(比如时钟和休止)

2. 初首化W5500 VS1053b的驱动

3. 设定一个有限状态机,包括”待命””播放”两周状态

4. ,当现在处于待机状态时,向服务端乞求音频文件新闻,当现在处于播放状态时,向服务端乞求音频数据

5. 倘若现在环形缓存中有数据时,将数据写到VS1053b中,直到不再能写入或者环形缓存的异国必要写入的数据

6. 判定现在W5500是否有收到数据包,倘若有的话,将它写到环形缓存中.

7. 回到第四部直到音笑播放完善.

数据与迟误优化驱动调度的考虑

上面的实现在局域网这种矮迟误几乎不丢包的良益环境中做事的很益,尽管买个路由器组个内网答该不是什么大题目,但是倘若吾们期待将服务端迁移到公网这种说阻止的环境中.那么吾们面临的题目就变得众了首来,毕竟不是人人都是土豪也不是人人都拉得首专网.

吾们第一个必要考虑的题目是,在播放器发送乞求数据包后,不管怎么说,肯定是必要经过一个延拖迟误才能收到返回回来的数据包的,这个时长是众久恐怕很难说得准,在内网这种网络良益的环境中,其迟误能够幼于1ms,而在通俗的公网环境中,其迟误能够在几十到几百之间,而网络节点跳数众,在而某一个节点刚益是”土豆路由器”这种情况的话,其迟误甚至能够上千.

那么在发送乞求后吾们答该如何期待就成了一个题目,倘若吾们直接行使Sleep(自旋锁迟误)函数的话,隐微这片面的性能就被铺张了.吾们现在回到片上驱动中,在本个项现在中,吾们除了行使W5500有数据交互外,还VS1053b同样有数据交互,这也就是为什么吾们的播放器在发送完数据乞求后,不直接去期待授与数据,而是先检查环形缓存,把这些数据写入VS1053B中直到无法不息写入为止.这段写入的时间固然不众却刚益能够用来期待数据回来的那段时间.

于是在对VS1053B完善了数据交互后,再去W5500里去”找数据”.

何时重发数据 既然是UDP,那么吾们就不得不考虑数据包丢失题目,倘若是发的速度过快,不光会添重服务器的义务,甚至能够导致网络拥堵,倘若重发的时间太久,就能够导致音频数据达不到平常播放的请求.

吾们议定数据手册能够清新,VS1053b拥有512字节的数据RAM,吾们倘若现在播放的是最苛刻的”无损音笑”格式,其采样率为44100HZ,每个数据大幼为16位,双声道,这也就是说其每秒播放176400字节的数据,那么,其能保证大约3ms的播放时长,自然倘若是mp3或者ogg这种格式,其将会迟误更长.也就是说,在最极端的情况下3毫秒内吾们异国向VS1053b里写数据,音笑播放就会马上变成哑巴了,交运的是,除非数据量实在密度太大,即便是UDP,平时也不容易造成丢包,同时倘若吾们将环形缓存的数据都算上(100kb并倘若当中都有数据),那么吾们就能争夺到600毫秒旁边的迟误并保证在环形缓存用完前不出”岔子”,因此折衷而言,吾们能够将丢包重发时间定在100-200毫秒旁边时间.

空间换时间

这边所说的空间换时间并不是>课程里行使外查询之类的形式优化计算时间,这边的空间换时间指的是行使片上有限的资源去尽量缩短网络迟误对音频体系造成的影响.

在之前的实现中,吾们每次只发送一个乞求,实际上在环形缓存还有空间的时候吾们一次能够发送众个乞求,这有点像”并走”传输,就像一条上海到广州的公路,数据交互就像一辆车以前然后载了货物再回来,实际上吾们要足够行使带宽,只要公路够宽一次派几辆车以前就能够了,这也就是”为什么吾们行使UDP而不行使TCP”的优化,TCP必须保证乞求数据包必须到达才会处理下一个乞求数据包(为了保证时序性),倘若第一个乞求数据包众次丢包,那么就导致之后的乞求数据包全塞在网络上,时序性的保证逆而造成了吾们无法足够行使带宽,而UDP就分别了,哪怕丢包主要,只要有一个乞求数据包到达了服务端,就能完善一块数据的传输,而其它丢包的数据,期待下次重传就走了.

为此,吾们必要竖立一个乞求排队,来记录现在已经向服务器乞求了哪些数据,当吾们收到对答的数据时,再将队列中对答的记录更新为下一个乞求的数据.

例如吾们竖立了一个长度为6的队列,第一次,吾们就乞求

1,2,3,4,5,6块数据,现在吾们将乞求数据包发送给服务端,这个时候,由于网络因为,4,5,6数据包丢包了或者服务端发回来的数据包丢包了,必要重发,但是1,2,3数据包乞求的数据成功回来,那么,队列就被更新为7,8,9,4,5,6,然后重复上述过程,直到一切数据包传输完善.

乞求排队长度和乞求迟误

乞求排队很益解决了迟误的题目,但乞求排队的迟误也是一个答该被考虑的题目,倘若将乞求排队的乞求数据包一股脑通盘发送到服务端,那么就很有能够由于缓存区的控制或者服务端根正本不敷处理这些乞求更甚者在数据包回传时,由于W5500只有2K的收缓存,而导致大量的丢包,如许不光仅不能够解决迟误题目,逆而导致大量的带宽被白白铺张失踪,那么,发送完第一个乞求后迟误一段时间再发下一个乞求隐微是个益主意,那么这段时间答该如何确定呢,回到吾们之前在”何时重发数据”里的计算公式,吾们清新,倘若吾们想要播放一段无损数据,那么,吾们答该在3ms内向VS1053中写入512字节的数据,这么计算的话,倘若吾们的一个数据帧包含1kb的数据,倘若不行使乞求排队,其能批准的迟误答该在6ms以内,但是在公网远端环境中,6ms的迟误隐微不是那么容易达到的,因此吾们竖立了乞求排队.

遵命带宽来算,0.5k能播放大约3毫秒,那么1秒针大约必要160kb的数据,倘若乞求排队的长度是8,那么,理论上一次来回吾们就能传输8kb的数据,倘若迟误是客户端到服务端的迟误是50毫秒,那么倘若带宽有余的前挑下,一秒钟理论上吾们能够传输160kb的数据,由于每次乞求对答1kb的数据,因而,每次发送乞求的阻隔答该在6毫秒旁边.自然,倘若吾们把乞求排队拓展到16的长度,那么这个阻隔就能达到12毫秒.

实际上即使是无损格式例如FLAC APE ACC,都有进走数据压缩,实际上上面商议的是WAV这种几乎异国压缩的情况,因此,实际实现首来吾们的条件还裕如的众,在本章编写的程序中,笔者取排队长度为16,迟误为12毫秒,行使的外网服务器的迟误在42ms旁边,在这种环境下播放器做事良益,异国展现卡顿形象。

其它的做事在完善总体的体系设计并实现其功能后,笔者想着是否答该在正本的基础上众添一点什么东西,增补三个指使灯是个不错的主意,这不光能够让吾们清新现在这个播放器在做什么,也能够议定指使灯晓畅现在的网络状况或者找些bug。

笔者行使的是绿红黄三个二极管,压降2.0-2.2v,串联全能的1k的电阻,由于电流需求不高,GPIO口直接驱动.

其中

黄灯闪灼外示现在有数据发出

绿灯闪灼外示现在有数据收到

红灯亮首外示现在VS1053异国播放音频,红灯灭火外示现在正在播放音笑.

最后的实现(片上体系/C说话)

int main()[/size]
{
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//变量定义片面
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   PX_Linker VS10xxLinker,LEDLinker;
   PX_DEVICE_VS10xx VS10xx;
   PX_DEVICE_LED  LED;
   GCOS_addr_in gcos_addr_in,gcos_addr_out;
   px_byte zeroByte32[32]={0};
   px_int TokenCurrentPlayIndex=0;
   px_int TokenCurrentPlayOffset=0;
   px_int TokenLastRequestIndex=0;
   px_int TokenLastWrite=0;
   px_int TokenCount=0;
   px_int TokenFreeCount=PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN;
   px_int calcTi,i,lastQueueStamp=0;
   px_int CurrentMusicIndex=0;
   px_int outline=0;
   px_uint lastsendtime;
   px_bool LED_Green=PX_FALSE,LED_Yellow=PX_FALSE;
   PX_NETPLAYER_STATUS status=PX_NETPLAYER_STATUS_STANDBY;
   PX_NETPLAYER_PACKET Packet;
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//功能实现片面
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
         //定义服务器地址与端口
gcos_addr_out=GCOS_UDP_TARGET_ADDRIN("47.104.129.1",PX_NETPLAYER_SERVER_PORT);
//初首化片上时钟
   TimerInit();
//初首化LED驱动
          if (!PX_LinkerInit(&LEDLinker,PX_DEVICE_LED_Init,PX_NULL,PX_NULL,PX_DEVICE_LED_IO,PX_NULL))
                   while(1);
          PX_DEVICE_LEDInit(&LED,&LEDLinker);
//红指使灯量
          PX_DEVICE_LED_RED(&LED,PX_TRUE);
  if(!PX_LinkerInit(&VS10xxLinker,PX_PTOTOCAL_VS10xx_SPI_Init,PX_PROTOCAL_VS10xx_Write,PX_PROTOCAL_VS10xx_Read,PX_PROTOCAL_VS10xx_IOCTL,PX_NULL))
            while(1);
//初首化VS1053驱动
   if(!PX_DEVICE_VS10xxInit(&VS10xx,&VS10xxLinker))
            while(1);
//初首化网络驱动
   if(!GCOS_UDPInit("192.168.1.108","255.255.255.0","192.168.1.1",54321))
            while(1);
//复位,当切歌时跳转到这个位置
RESET:
//一些基础变量的初首化
  //初首化排队
   for (i=0;i=PX_NETPLAYER_QUEUE_LEN)
                                               {
                                                        lastQueueStamp=0;
                                               }

                                               if(queue[lastQueueStamp].p_index!=-1)
                                               {        //倘若这个乞求已经存在排队中,检查是否必要重发
                                                        if (TimeGetTime()-queue[lastQueueStamp].timestamp>PX_NETPLAYER_QUEUE_RETRY_TIME)
                                                        {
                                                                 Packet.param[0]=queue[lastQueueStamp].p_index;
                                                                 queue[lastQueueStamp].timestamp=TimeGetTime();
                                                                 lastsendtime=TimeGetTime();
                                                                 GCOS_UDPWrite(&gcos_addr_out,(px_char *)(&Packet),8);//重发数据,同时黄灯切换闪灼
                                                                 PX_DEVICE_LED_YELLOW(&LED,LED_Yellow=!LED_Yellow);
                                                                 if (outline++>128)
                                                                 {
//断线了,红等亮首
                                                                 PX_DEVICE_LED_RED(&LED,PX_TRUE);
                                                                 goto RESET;
                                                                 }
                                                                 lastQueueStamp++;
                                                                 break;
                                                        }
                                               }
                                               else
                                               {
//倘若这个排队异国被行使,而且现在还有数据必要不息乞求,缓存区也异国满
                                                        if (TokenFreeCount&&TokenLastRequestIndex=PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN_SIZE)
                                               {
                                                        TokenCurrentPlayIndex++;
                                                        TokenCurrentPlayOffset=0;
                                                        TokenFreeCount++;
                                               }
                                     }
//倘若播放完善了
                                     if (TokenCurrentPlayIndex>=TokenCount)
                                     {
                                               CurrentMusicIndex++;
//播放下一曲,同时向VS1053中写入2048字节的0
                                               for(calcTi=0;calcTi

最后的实现(服务端/C++)

int main()
{
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//一些片面变量定义
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
         Cube_SocketUDP_IO       _io;
         Cube_SocketUDP_O         _o;
         Cube_SocketUDP              Net;
         SOCKADDR_IN                            _inaddr;
         pt_byte                                data[PX_NETPLAYER_BUFFER_SIZE];
         pt_byte                                rdata[PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN_SIZE];
         pt_string           filePath;
         PX_NETPLAYER_PACKET *pPacket=(PX_NETPLAYER_PACKET *)data;
         PX_NETPLAYER_PACKET Reply;
         pt_int                                   fileSize,SumToken;
         FILE                              *pf=PT_NULL;
         _o.Buffer=&Reply;
         _o.Size=sizeof(Reply);
         _io.Port=PX_NETPLAYER_SERVER_PORT;
//初首化网络
         if (!Net.Initialize(_io))
         {
                   return 0;
         }

         printf("NetPlayer Server running....n");
//由于是问答式,因而只有在收到数据时才进走回答
         while (Net.ReceiveData(data,sizeof(data),_inaddr))
         {
                   _o.to=_inaddr;
                   switch (pPacket->type)
                   {
//倘若收到的数据时乞求音频新闻额数据包
                   case PX_NETPLAYER_PACKET_TYPE_COMMAND_QUERY_MUSIC:
                            if (pf!=PT_NULL)
                            {
                                     fclose(pf);
                            }
//查找这个音频文件
                            filePath=pt_string("./")+pt_string().Number(pPacket->param[0])+".data";

                            if ((pf=fopen(filePath.buffer,"rb"))!=PT_NULL)
                            {
//掀开这个音频文件,计算音频文件的大幼
                                     printf("Music Play %sn",filePath.buffer);
                                     fseek(pf,0,SEEK_END);
                                     fileSize=ftell(pf);
                                     fseek(pf,0,SEEK_SET);

                                     Reply.type=PX_NETPLAYER_PACKET_TYPE_INFO_AUDIO_PACKETINFO;
//计算这个音频文件必要众少帧来传输
                                     Reply.param[0]=(fileSize)/PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN_SIZE;
                                     if (fileSize%PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN_SIZE)
                                     {
                                               Reply.param[0]++;
                                     }
                                     SumToken=Reply.param[0];
                                     //read first token
                                     memset(rdata,0,sizeof(rdata));
                                     fread(rdata,1,sizeof(rdata),pf);
//将终局发回
                                     Net.Send(_o);
                            }
                            else
                            {
//没找到这个音频文件
                                     printf("未找到文件 %sn",filePath.buffer);
                                     Reply.type=PX_NETPLAYER_PACKET_TYPE_INFO_AUDIO_PACKETINFO;
                                     Reply.param[0]=0;//No packets
                                     Net.Send(_o);
                            }
                            break;
//倘若是音频数据乞求的数据包
                   case PX_NETPLAYER_PACKET_TYPE_COMMAND_QUERY_PACKET:
                            {
                                     if (pf==PT_NULL)
                                     {
                                               break;
                                     }

                                     if(pPacket->param[0]param[0]*PX_NETPLAYER_CACHE_TOKEN_SIZE,SEEK_SET);
                                               memset(rdata,0,sizeof(rdata));
    //读取音频数据
                                               fread(rdata,1,sizeof(rdata),pf);
                                               Reply.type=PX_NETPLAYER_PACKET_TYPE_INFO_DATA;
                                               Reply.param[0]=pPacket->param[0];
                                               memcpy(Reply.data,rdata,sizeof(rdata));
   //将音频数据发送回去
                                               Net.Send(_o);
                                               Sleep(2);
                                     }
                            }
                            break;
                   }
         }
}

后记

这个>总算是告一段落了,吾们洋洋洒洒进走了一通操作,尽管这个东西望上去并不复杂,但是经验通知吾们复杂的东西往往异国想象的那么复杂,而浅易的东西总是比它形式望首来复杂的众,笔者正本打算一周内把这个”破铜烂铁”做出来,但实际上足足花了两至三倍的时间.

匮乏的片上资源总是能引首人的思考,因此读者也望到了最后完善这个项现在,从浅易的单片机模块连线最先,逐渐涉及到了总线时钟,网络制定,数据组织优化,声学相关的知识,笔者也特意交运本身在早些的时候走的那些”曲路”,而不是所谓的几天学会什么东西之类的迅速入门,倘若不是那些望似麻烦的基础知识,坚信这个东西做首来肯定是处处碰钉子.这也通知了吾们,学习异国捷径,空中楼阁不管望上去众么的艳丽,迟早也是倒塌禁不住考验.

在为学之路上,更众必要的是一丝不苟,稳扎稳打的态度和一些愚公移山的”傻”劲,而贪图捷径,异想天开,就和捕风捉影相通不走靠.

末了,读者能够在附件中找到这个项现在标完善源代码,你能够尝试将它复现出来,然后增补一些本身的东西,坚信这个玩意在大学中行为揄扬的资本照样有一些的,你还能够将它用在本身的卒业设计或通走业中,坚信弄个特出答该不是什么大题目.

附件下载地址在这:【硬件编程】破铜烂铁打造云音笑播放器

能坚持到末了的读者想必不会太众,因而给行家一些福利吧:

想从零最先学习暗客的望这边:

>>>>暗客是如何学首的?

>>>>哪些柔件/工具是暗客必备的?

暗客乱斗各类骗子系列:

>>>>亲历过传销的人有哪些经历能够分享吗?

>>>>暗客能够厉害到什么水平?

>>>>你经历过或你清新的最牛的人肉搜索的过程是怎样的?

>>>>行使暗客技术+社工形式硬生生找回了侄子屏舍的手机~

>>>>一个女暗客调戏勒索柔件骗子的一个事情


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