请教:无源蜂鸣器铃声是怎么获取的(音调和对应时长)

SUPER_CRJ · 发表于 2021-8-8 21:34:28

这两天研究了：amigenius 大神的：开源伪和弦淫乐声的产生原理及电路，源码
https://www.amobbs.com/thread-5724546-1-1.html。
二楼会整理：自己的处理的代码放在二楼，里面有自己研究非常详细的标注。

但是其中有一个问题：
假如现在有一段音乐（比如两只老虎，生日歌），怎么样取出其中的音调和时间？用什么软件比较方便，或者用乐谱吗？

比如帖子中的铃声(超级玛丽的1UP声音)用什么方法获取比较好？：
const uint16 Music7_FrqTab[]={
      1324,1324,1574,1574,2645,2645,       2114,2114,2347,2347,3154,3154,       0,
};
const uint8 Music7_TimeTab[]={             //x4ms
      15, 25,  15,  25,  15, 25, 15,  25  , 15 ,  25  , 15,  255, 0,
};

SUPER_CRJ · 发表于 2021-8-8 21:34:49

本帖最后由 SUPER_CRJ 于 2021-8-8 21:39 编辑

二楼，占楼，自己修改的代码。

beepMusic.c文件如下：

#include "beepMusic.h"
//触发发声标志，这不是布尔量，而是选择歌曲的曲目数字。
//为什么叫：triger，因为选择曲目后，就会变为0。就是一个triger一样。
u8 Music_Vol=137; //音量
vu8 Music_Triger=0; //触发播放哪一支，例如播放“叮~~~”，则任意地方调用 Music_Triger=MUSIC_DING;
u8 flg_MusicPlaying=0; //非零播放中。
//乐曲表指针
// 下面指针表示，指向的数据内容不变！
u16 const* music_frq_tab;
u8 const* music_interval_tab;
//定义不同的乐曲数组，0 结束
//频率表，对应BUZ-H的输出频率，0 结束
const u16 Music1_FrqTab[]={_18,_18,_21,_21,_24,_24,_28,_28,0,};
//BUZ-L输出时间，偶数高电平，奇数为低电平尾音，x4ms，0 结束
// 时间上要乘4ms，为什么是4ms？为什么不是其他数字？
// 当然：关于时间中断上，最好是时间越大越好。减少中断的次数。
// 当然：1ms的时间中断根据μc/OS-Ⅲ和一些经常需要1ms调用上，时间上是可以接受的。
// 发现也有用10ms的，beep的时间规范可能不是那么明显。一般音调都是有时间，人是取值不同而已。
// 猜测应该是这个公约数好约？当然人对于时间的敏感显然比较好处理？不够敏感！
// 还有个问题：关于时间，为什么最后一个的时间都是：255（255*4=1020ms，这应该是准备最后一个不断降低的“伪和弦”）
// 查看了些文档最后一个音调都比较长，应该是需要最后一个有慢慢降低的感觉。
const u8 Music1_TimeTab[]={ 20,30,20,30,20,30,20,255,0,};
const u16 Music2_FrqTab[] = {_21,_21,_22,_22,_24,_24,0};
const u8 Music2_TimeTab[] = {10,18,10,18,10,255,0,};
const u16 Music3_FrqTab[]={_24,_24,0,};
const u8 Music3_TimeTab[] ={ 18,255,0,};
const u16 Music4_FrqTab[] ={_28,_28,_24,_24,_21,_21,0};
const u8 Music4_TimeTab[]={ 10,18,10,18,10,255,0,};
const u16 Music5_FrqTab[] ={_16,_16,_18,_18,_21,_21,0};
const u8 Music5_TimeTab[] ={6,16,6,16,6,255,0,};
const u16 Music6_FrqTab[] ={_21,_21,_18,_18,_16,_16,0};
const u8 Music6_TimeTab[] ={6,16,6,16,6,255,0,};
// 这是超级玛丽的1UP音乐。
// 可以看出，以前的游戏音乐存储是真的简单和少。
const u16 Music7_FrqTab[]={1324,1324,1574,1574,2645,2645,2114,2114,2347,2347,3154,3154,0,};
const u8 Music7_TimeTab[]={15,25,15,25,15,25,15,25,15,25,15,255,0,};
/**
* \b 设置音量，根据分析，其音量大小为占空比的大小。具体逻辑要进行分析！
* 分析到：应该到一定程度没有到0就应该不行了。大到一定程度就也应该声音就模糊了。
下面的代码就应该要具体分析了。
突然想到以后：是不是应该要做低功耗应用！蜂鸣器其实挺浪费电的。
其实这个程序能用，但是相对也比较混乱，单纯的配置声音可以，放入了一些其他过多的东西！
*/
void Music_SetVolumn(u8 vol)
{
u32 lTmp;
lTmp=TIM3->ARR.AutoReloadValue_RW;
lTmp*=vol;
lTmp/=255;
TIM3->CCR3.CaptureCompareValue_RW = lTmp; // 设置到这里就可以了！
}
/**
* \b 改变频率，务必导出其中的算法，中间还带有音量
做音乐的一个比较重要的应该是计算出任意频率了
之前一直没有做任意频率的，这次应该做了。
实际计算方法：由于定时器设计关于，假设已知：定时器入口频率：tFre(HZ)，需要生成的频率：pwmFre，占空比大小：duty(0-255大小)
需要计算：ARR值与CCR值。
根据下面两个计算pwm周期的两个公式。
Tpwm = 1/pwmFre
Tpwm = (ARR+1)*(1/tFre)
最终得到：ARR = ( tFre/pwmFre ) - 1;
而占空比（注意有效电平，这里假设有效电平：1）：
CCR = duty/255*ARR值
经常计算后：下面的设计满足要求。（当然，实际中要注意计算只能保留整数，但是：蜂鸣器控制的音乐，其精度是完全足够的！）
一个重要性能：使用固定的频率输入，其生成的PWM频率范围是多少
pwmFre = tFre/(ARR+1) 其中ARR范围：1-0xFFFF （0不应该被纳入其中）
当：tFre为7.2Mhz时：范围：109HZ - 3.6MHZ，显然这个范围下，时钟是完全够用的。
注意：里面同时改变了频率和声音的大小！
*/
void Music_ChangeFrq(u16 frq)
{ //改变频率，与音量
u32 clk;
clk=7200000; // 7.2M hz的输出频率，就用这个时钟进行计算
clk/=frq; //
clk--;
/* Time base configuration */
TIM3->ARR.AutoReloadValue_RW = clk; // 这里应该可以导出频率
clk*=Music_Vol;
clk/=255;
TIM3->CCR3.CaptureCompareValue_RW = clk;
}
// 之前使用的是PA0，TIM2_CH1-ETR引脚（看来这个CH1-ETR引脚也可以使用PWM输出！）
void Music_Frq_Enable(void){
TIM3->CCER.CaptureCompareOutputEnable3_RW = 1; // 使能捕获比较通道输出
}
void Music_Frq_Diable(void){
TIM3->CCER.CaptureCompareOutputEnable3_RW = 0; // 关闭输出
}
/**
* \b IO口引脚初始化、定时器初始化
使用了：PB0，TIM3-CH3
*/
void Music_Init(void)
{
{ // PB0,TIM3-CH3引脚初始化
RCC->APB2ENR.IOPBClockEnable_RW = ENABLE;
GPIOB->CRL.InOutMode0_RW = GPIO_CR_INOUNTMODE_OUTPUT_50MHZ;
GPIOB->CRL.PinConfig0_RW = GPIO_CR_PINCONFG_OUT_ALTERNATE_PUSHPULL;
{ // 供电控制引脚，此处没有对应的硬件电路，这里保持为空，为了日后方便升级这里结束
}
BEEPL_1;
}
{ // 定时器初始化
RCC->APB1ENR.TIM3ClockEnable_RW = 1;// 36MHZ-APB1时钟，定时器倍频到72MHZ
TIM3->PSC.PrescaleValue_RW = 0x09; // 产生7.2M给定时器使用
TIM3->CR1.UpdateRequestSource_RW = 0;
TIM3->CR1.AutoReloadPreloadEnable_RW = 1; // 需要带缓冲
{// 公用部分
// 频率表：越大频率越小，最后使用
TIM3->ARR.AutoReloadValue_RW = 0xFFFF; // 这里给了最大值
TIM3->CR1.Direction_RW = 0; // 向上计数模式(默认值)
TIM3->CR1.Direction_RW = 0; //向上计数
TIM3->CR2.All = 0; // 默认值
TIM3->SMCR.All = 0; // 默认值
TIM3->DIER.All = 0; // 默认值
}
{ //
TIM3->Output_CCMR2.OutputCompareMode3_RW = _0b0111; // 巧了，都是3
TIM3->Output_CCMR2.OutputComparePreloadEnable3_RW = 1;
TIM3->CCER.CaptureCompareOutputPolarity3_RW = 1; // 高电平有效果
TIM3->CCER.CaptureCompareOutputEnable3_RW = 0; // 关闭输出
TIM3->CCR3.CaptureCompareValue_RW = 0xFFFF; // 这里也给了最大值
}
// 使能一次
TIM3->EGR.UpdateGeneration_W = 1; //
TIM3->CR1.CountEnable_RW = 1;
}
// 当没有使能时钟的时候，这个设置没有意义。
Music_ChangeFrq(4000); // 为什么设置4000HZ的频率！
Music_Frq_Diable();
}
void Music_Select(void)
{
switch(Music_Triger){
case MUSIC_PWR_UP:
music_frq_tab=Music1_FrqTab;
music_interval_tab=Music1_TimeTab;
break;
case MUSIC_TURN_ON:
music_frq_tab=Music2_FrqTab;
music_interval_tab=Music2_TimeTab;
break;
case MUSIC_DING:
music_frq_tab=Music3_FrqTab;
music_interval_tab=Music3_TimeTab;
break;
case MUSIC_TURN_OFF:
music_frq_tab=Music4_FrqTab;
music_interval_tab=Music4_TimeTab;
break;
case MUSIC_UP:
music_frq_tab=Music5_FrqTab;
music_interval_tab=Music5_TimeTab;
break;
case MUSIC_DOWN:
music_frq_tab=Music6_FrqTab;
music_interval_tab=Music6_TimeTab;
break;
case MUSIC_1UP:
music_frq_tab=Music7_FrqTab;
music_interval_tab=Music7_TimeTab;
break;
default:// 发现楼主喜欢：把default放到最后
flg_MusicPlaying=0;
return;
}
flg_MusicPlaying=1;
}
/**
* \b 核心程序，每4ms调用一次
如果被不及时调用会使声音被拉长。4ms的一些应用不算什么。但是也比较占用了时间了！
这里就是整个函数的处理核心了。
由于代码都是我自己开发，自己使用，所以第个拿来的模块，都应该了解其中的原理，小心使用。完全的懂了，才方便使用！
根据分析：里面没有阻塞操作，时间运行比较快，可以放在中断中处理！
*/
void Music_Srv(void)
{
static u8 PlayStep=0; // 这个用来指示频率运行到哪个步骤。
static u8 PlayCt=0; // 用于计数播放多长时间。
u8 cTmp;
if(Music_Triger){
Music_Select(); // 选择音乐
Music_Triger=0; // 关闭扳机
PlayStep=0; // 清零计数
PlayCt=0; // 清零计数
Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]); // 这里就是要求快速变换频率。
Music_Frq_Enable(); // 使能输出
BEEPL_1; // 开启蜂鸣器电源，就等于输出声音了。
}
if(flg_MusicPlaying){ // 当triger之后，这个就使能了。
cTmp=music_interval_tab[PlayStep]; // 获取对应播放的时间。
PlayCt++;
if(PlayCt>=cTmp){ // 当对应的时间到达后，进行切换
PlayCt=0; // 计数清零
PlayStep++; // 切换到下一个标签
Music_ChangeFrq(music_frq_tab[PlayStep]); // 改变频率
if(music_interval_tab[PlayStep]==0){ // 遇到0表示结束。
flg_MusicPlaying=0;
}
else{ // 可以理解为：0/1的来回切换。用于产生渐低音！
BEEPL_XOR;
}
}
}
else{ // 否则认为不在播放
BEEPL_0;
Music_Frq_Diable();
}
}

复制代码

beepMusic.h 文件

/**
* @brief F1 定时器音乐
* @Author
*/
#ifndef __BEEP_MUSIC__
#define __BEEP_MUSIC__
#include "stm32f10x.h"
#include "string.h"
//BUZ-L定义IO
//#define BEEPL_1 GPIOA_DSRR=BIT1
//#define BEEPL_0 GPIOA_DRR=BIT1
//#define BEEPL_XOR {if(BitTst(GPIOA_ODR,BIT1)) BEEPL_0; else BEEPL_1;}
// 由于没有启用电源电容控制，这些设置为空，同时为了保留设计，此处保留！
#define BEEPL_1 (0) // 使能蜂鸣器供电
#define BEEPL_0 (0) // 关闭蜂鸣器供电
#define BEEPL_XOR (0) //
//音乐声定义
#define MUSIC_PWR_UP 1
#define MUSIC_TURN_ON 2
#define MUSIC_DING 3
#define MUSIC_TURN_OFF 4
#define MUSIC_UP 5
#define MUSIC_DOWN 6
#define MUSIC_1UP 7
// 定义常用频率，数字多少就是多少Hz
// 这些频率到底代表着什么？
// 为什么是这几个，为什么是6个。
// 最后分析：原来是音乐中的“度”，一般都是8度。
// 实际应用中应该根据不同蜂鸣器进行测试改变频度，这里面用了6度，其实也可以听出来一定的效果。
// 所以用这几个不用太纠结。
// 具体到音乐的深层次也没有必要的。
#define _28 2850
#define _24 2400
#define _22 2250
#define _21 2100
#define _18 1850
#define _16 1650
// 定义duo,rui,mi,fa,so等等
// 下面好像是节拍，但是最后一个又不满足。所以暂时先不管。
// 根据最新分析：不是节拍的时间，是“度”。应该是高中低音之类！
// 注意：下面前面字符是“l”不是“1” （小写的L和1），这个定义比较差！
#define _l1 130
#define _l2 146
#define _l3 164
#define _l4 174
#define _l5 196
#define _l6 220
#define _l7 246
#define _1 261
#define _2 293
#define _3 329
#define _4 349
#define _5 392
#define _6 440
#define _7 494
#define _1d1 523
#define _2d1 587
#define _3d1 659
#define _4d1 698
#define _5d1 784
#define _6d1 880
#define _7d1 987
#define _1d2 1046
#define _2d2 1175
#define _3d2 1318
#define _4d2 1397
#define _5d2 1568
#define _6d2 1760
#define _7d2 1976
#define _1d3 (_1d2*2)
#define _2d3 (_2d2*2)
#define _3d3 (_3d2*2)
#define _4d3 (_4d2*2)
#define _5d3 (_5d2*2)
#define _6d3 (_6d2*2)
#define _7d3 (_7d2*2)
extern vu8 Music_Triger; //触发发声标志
extern u8 flg_MusicPlaying; //非0表示正在发声
void Music_Srv(void); //4ms调用一次，为什么是4ms调用一次？
void Music_Init(void); //初始化Music模块。
void Music_Select(void);
void Music_SetVolumn(u8 vol); // 可以单独的设置声音强度
#endif

复制代码

了无 · 发表于 2021-8-8 23:30:10

收藏了，谢谢分享

t3486784401 · 发表于 2021-8-8 23:55:17

LZ需要些乐理知识、midi知识，就可以玩的更顺畅。

就拿音高来说，乐理里边CDEFGAB，对应从do到si，后边加一个数字0-7代表八度位置，于是就有C4、D5、E3这样的写法。
每个音高的基波频率固定，一般规定A4=440Hz，其余音高频率按照十二平均律划分，对应下来一个八度频率翻倍。

当然这是键盘乐、midi的规范，你要是玩小提琴拉出了 C4 和 #C4 之间的锯木头音高，那就另当别论了

bj232 · 发表于 2021-8-9 06:30:40

楼主厉害了，感谢分享

请教:无源蜂鸣器铃声是怎么获取的(音调和对应时长)

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