基于鸿蒙操作系统的《爱若琉璃》（蜂鸣器版本）

前言

经过一段时间的分享，基于Hi3861开发板的鸿蒙开发已经完成了下面核心板和OLED板两个子板的分享了。

我们今天分享红黄绿灯板上的资源，对应原理图在下面文件中：

HiSpark_WiFi_IoT_SSL_VER.A.pdf

这个红黄绿灯板子上有三个LED，分别是红黄绿三种颜色；

此外还有一个按键和一个无源蜂鸣器；

对应资源如下表所示：

LED和按键的驱动我们之前已经分享过了，请参见下文：

HarmonyOS实现点亮LED

基于鸿蒙OS的按键驱动

一个ADC实现多个按键检测

今天我们介绍一下鸿蒙系统下PWM的使用方法。

实现目标

1. 蜂鸣器演奏歌曲《爱若琉璃》

2. 解决上次《你笑起来真好看》遗留问题，实现点击蜂鸣器板子上的按键，控制音乐播放或停止

蜂鸣器原理图

当BEEP为高电平的时候，三极管MMBT3904导通，蜂鸣器B1有电流流过；

当BEEP为低电平的时候，三极管截止，蜂鸣器B1没有电流流过。

按键中断

按键初始化

设置按键对应GPIO08为输入、上拉模式的GPIO，并设置上升沿的中断函数为：

OnButtonPressed_isr

IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_8, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_8_GPIO);
GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_8, WIFI_IOT_GPIO_DIR_IN);
IoSetPull(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_8, WIFI_IOT_IO_PULL_UP);
GpioRegisterIsrFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_8, WIFI_IOT_INT_TYPE_EDGE, WIFI_IOT_GPIO_EDGE_RISE_LEVEL_HIGH, OnButtonPressed_isr, NULL);

按键中断函数

中断函数中主要改变控制音乐播放的一个布尔变量，在真和假之间来回切换。

static void OnButtonPressed_isr(char* arg) { 
    (void)arg; 

    printf("[beep_demo.c] OnButtonPressed() \r\n"); 

    bSongPlaying = !bSongPlaying; 
}

PWM脉冲产生

PWM初始化

hi_pwm_set_clock(PWM_CLK_XTAL); //设置时钟源为晶体时钟；
IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_9_PWM0_OUT);//IO复用为PWM功能
ret = GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);//设置为输出
if (ret != WIFI_IOT_SUCCESS) {
 printf("===== ERROR ======gpio -> GpioSetDir ret:%d \r\n", ret);
 return;
}
hi_pwm_init(HI_PWM_PORT_PWM0);//初始化PWM

BUILD.gn文件

改写工程中的两个BUILD.gn文件。

编译

添加完上面代码，如果直接编译的话，会报如下错误：

出错的原因是未开启PWM功能，开启PWM功能：

在 \vendor\hisi\hi3861\hi3861\build\config\usr_config.mk 文件中下图位置，添加一行代码：

CONFIG_PWM_SUPPORT=y

再编译就没有问题了。

测试PWM功能

改变PWM输出使用如下两个函数：

hi_u32 hi_pwm_stop(hi_pwm_port port)
hi_u32 hi_pwm_start(hi_pwm_port port, hi_u16 duty, hi_u16 freq)

修改参数freq可以修改输出脉冲的频率，修改参数 duty可以改变占空比。

执行hi_pwm_start()函数开始PWM输出，执行hi_pwm_stop()函数PWM输出停止。

测试一

hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);
hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 1, 2);       //25ns/25ns

测试二

hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);
hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 3, 10);      //75ns/250ns

测试三

hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);
hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 30, 100);    //0.75us/2.5us

由上面的测试，我们可以得出，参数 duty 和 freq 的值，1单位代表25 ns。

实现《爱若琉璃》乐谱

现在我们实现了PWM输出的控制，接下来就是实现本文的目标了—实现蜂鸣器演奏《爱若琉璃》，蜂鸣器演奏音乐的原理详见之前网文：

蜂鸣器演奏音乐“你笑起来真好看”

由上面的网文我们知道，要想实现一个乐谱，我们只要确定“音符（音调）”和“节拍”即可。

音调表示一个音符响的频率，节拍表示一个音符该唱多长的时间。

音符（音调）的确定

一般钢琴键盘有88个按键：

钢琴上88按键的频率如下表所示：

比如中央C音的标准频率就是261，在上面表格中就是：音名为C4的按键。

程序中定义一个音频的数组：

因为上面初始化PWM的时候，使用的是外部晶振作为时钟源hi_pwm_set_clock(PWM_CLK_XTAL);

根据上面示波器截图中实测的结果可以推算出，这个时钟源为40M。

而输出的脉冲频率由这个函数决定的：hi_u32 hi_pwm_start(hi_pwm_port port, hi_u16 duty, hi_u16 freq) 。

参数freq决定了脉冲的频率，这个参数是hi_u16类型，那么这个参数的有效范围为：2~65535。

所以输出的脉冲的最低频率为：40M / 65535 （下面有计算方法） ，即 40 * 1000 * 1000 / 65535 = 610.3608758678569‬。

所以这个Hi3861芯片只能产生频率610Hz以上的音，即D#5及以上的按键音，所以我们选择C6那组按键的音作为主音。所以我们预定义正常音的C6对应数组的起始索引为63。

#define N_B 63

我们要想让蜂鸣器发出某个音只需要让PWM输出对应频率的脉冲即可。

网上找个《爱若琉璃》的简谱，然后按照对应关系创建如下乐谱数组：

节拍的确定

节拍就是一个音持续的时间，这里就是PWM脉冲持续的时间，那么持续的时间如何确定呢？

播放一个音

音符（音调）和节拍的计算方法我们上面介绍完了，我们如何利用蜂鸣器播放第一个音呢？

要想播放一个音，就要使用hi_pwm_start()函数来产生一定频率的脉冲信号。

那频率是怎么计算出来的呢？也就是下面代码中delay_time这个变量是怎么计算出来的呢？

delay_time = 40 * 1000 * 1000/((hi_u32)pitch_names_frequency[ai_ruo_liu_li[0]]);
hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, delay_time / 2, delay_time);

由上面示波器截图我们得出，hi_pwm_start()函数的最后一个参数，一个单位长度为25ns（即：1/(40*1000*1000)），所以我们发送一定频率的脉冲，其实传进去的参数即为单位时间（25ns）的个数，具体推导过程如下：

一个音确定完之后，只要将这个音按照节拍播放即可，然后遍历完咱们自己转换的乐谱数组即可完成整首歌曲的播放。

因为在按键的中断函数中，每按一次，改变一次布尔变量bSongPlaying的真假。

通过布尔变量bSongPlaying的真假，我们可以实现控制音乐播放的开启或停止。

结果展示

歌曲还挺好听吧？教程写的够详细吧？亲们赏个三连鼓励一下吧，有问题文末留言区讨论交流哈。

资料获取

公众号留言区置顶留言获取本文对应工程文件及《爱若琉璃》的简谱。

ps: 文章首发于电子发烧友。

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