分类： Funny

对于现在的电脑来说，USB是外部通讯的不二选择，通过这个接口可以引出键盘鼠标等等外部设备。这次尝试使用国产的 CH55X 系列单片机来做一个 USB 提醒器，通过这个设备能够做到LED 发光提示还有蜂鸣器声音提示。

首先介绍一下 CH55X 系列芯片是南京沁恒（WCH）出品的带有USB功能的系列单片机【参考1】，提起这家公司的名称大多数人会感到陌生，但是如果提起CH340/CH341芯片大家都会非常熟悉，这款低成本的USB串口转换芯片就是这家公司的产品。这次设计用到的 CH552 和 CH551/CH554 是同一个系列。他们主要的差别是：CH551 是最低端的，工作频率是 24Mhz,FLASH 有 10K (可以看作是单片机的 ROM)，内存是 512+256字节，只能做 USB Device；CH552比前者配置稍微高了一些，FLASH空间有16K，内存有1K+256字节，只能做 USB Device；CH554比前面都高级，FLASH 和 内存和 CH552 相同，但是可以当作 USB Host 使用能够实现解析USB 键盘鼠标这样设备的工作。可以看出，相比 Atmel 的 32U4 (Arduino Leonardo)，主要缺点是内存太小。但是胜在价格便宜，引脚简单（这样容易焊接）。在立创商城上面的芯片价格如下（CH552/4 不同封装引脚数量不同，所以价格是在一个范围内）

CH551G   2.475元

CH552      2.7-2.78元

Ch554      5.43-7.03元

32u4        23.51元

因此，如果CH55X 系列芯片能够满足你的需求，能够大大降低成品的成本。同时， CH55X 系列单片机对于外围元件要求极低，无须晶振，只要合适的贴片电容即可工作起来。

这次设计使用CH552G芯片是 SOP16 封装，同样的 CH554 也有SOP16封装可以直接替换（CO-Layout）

电路设计如下：

这个芯片使用C1/C2 两个 0.1uF 的电容即可工作，5V 供电，从 VCC/VDD 引脚进入。上图中 V33 经过 R1 (10K)连接到 USB+引脚上，其中的 PAD1无须上键在这里作为开关使用用于控制芯片进入 Bootloader Mode。

板子上还有一个 WS2812B MINI(3.5×3.5mm) 用于提供灯光提示，同样的这个元件无须外围配合，直接用CH55X P1.5即可控制：

外围有一个蜂鸣器，因为CH55X 引脚提供电流有限，所以使用S8050这个三极管扩流，同时外加R3用于限流，主要是避免声音太大。CH55X  P3.4 Pin 用于控制蜂鸣器开关。因为该引脚是 PWM 引脚，因此这里即可以使用有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。有源蜂鸣器的含义是“内部有震荡源”，类似于电动机，有了供电就能发声；与其相反，无源蜂鸣器含义是“内部没有震荡源”，因此需要用引脚电流变换来驱动它。对于有源蜂鸣器，P3.4 当作普通的GPIO 即可；对于无源蜂鸣器，需要设定为 PWM 然后给他设置占空比和频率（默认即可）。

PCB 设计如下：

切换为 3D 模式预览如下（这次设计的 Symbol使用的都是嘉立创的，所以自带了 3D 模型，非常直观）：

拿到手的 PCB和焊接后的照片如下：

接下来就开始软件设计了。这个芯片原本设计使用 C51 来进行变成，用户可以通过 Keil 这样的集成开发环境进行编程，但是对于我们来说C51还是过于复杂。这里使用 Github上的一个开源项目：ch55xduino【参考2】，能够让我们像开发 Arduino 一样为 CH551/2/4 进行开发。

首先介绍一下项目的安装：和其他的所有的第三方板卡一样, 在 Preferences –> Additional Boards Manager URLs 中加入这个板卡的地址https://raw.githubusercontent.com/DeqingSun/ch55xduino/ch55xduino/package_ch55xduino_mcs51_index.json

之后打开 Boards Manager

搜索这个项目

Install 安装之后在 Boards Manager 中能够看到这个板卡，编译时，CH551使用 CH551 Board, CH552/4 使用 CH552 Board

接下来就是如何编译一个程序，可以在 Example 中看到专用的例子，比如下面就是关于 USB 设备的例子：

打开一个例子尝试编译，完成后就需要做上传的准备工作了。刚拿到手 ，板子上没有Bootloader，需要短接板子背面 PAD 处（电路图中是0.1uF电容，实际上不上件预留为空），这样V33会通过10K 电阻后进入 D+ Pin，板子会进入 Bootloader Mode。

属性如下：

使用 Zadig 给他安装一个驱动，勾选 Edit

重命名为 USB Module

安装之后：

编译后会自动搜索名为 “USB Module”的设备并且上传

需要注意的是：如果你的代码没有实现 USB 串口，那么只能短接PAD 让板子进入 BootLoader Mode再次上传。

了解了上面的知识，即可着手设计代码实现提醒器的功能。我们设计了2种提醒方式：LED 和蜂鸣器，分别通过2个命令进行设置，形式如下：

1. [cRGB]  R/G/B 分别是红绿蓝的取值，例如，命令 [c123] （ASCII）  5B 63 31 32 33 5D （十六进制）会将 LED RGB 分别设置为 0x31 0x32 0x33；命令 5B 63 FF 00 00 5D （十六进制）会设置为全红；
2. [bThighTlow]  Vhigh和 Vlow 分别是设置的时间高位和地位，例如， 命令 [b12] （ASCII）  5B 62 31 32 5D （十六进制）将会设置蜂鸣器在 0x32 * 0x10 +0x32=0x342 (834秒)后响起来；命令5B 62 01 00 5D （十六进制）将会设置蜂鸣器在 0x01 * 0x100 +0x00=0x100 (256秒)后响起来；可以看出，可以设置最大 0xFFFF （65535秒）后响起来。

完整代码如下：

#define BEEPERPIN 34
#define LEDPIN 15
        
#define TX(LedColor) {\
                  if (((LedColor)&0x80)==0) {\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       (LedColor)=(LedColor)<<1;\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                   }else{\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,HIGH);\                       
                       (LedColor)=(LedColor)<<1;\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       XdigitalWriteFast(1,5,LOW);\
                       }\
                  }

#ifndef USER_USB_RAM
#error "This example needs to be compiled with a USER USB setting"
#endif

#include "src/userUsbCdc/USBCDC.h"

void setup() {
  // 设置蜂鸣器Pin 为Low (停止发声)
  pinMode(BEEPERPIN,OUTPUT);
  digitalWrite(BEEPERPIN,LOW);
  // 设置LED 控制Pin
  pinMode(LEDPIN,OUTPUT);
  digitalWrite(LEDPIN,LOW);  
  USBInit();
}

byte Status=0;
byte RValue,GValue,BValue;
byte THigh=0,TLow=0;
unsigned long CounterDown=0xFFFFFFFF;

void loop() {
  while (USBSerial_available()) {
    // 接收来自USB串口的字符
    char serialChar = USBSerial_read();
  if ((serialChar == '[')&&(Status==0)) { Status=1; continue;}
      if ((serialChar == 'c')&&(Status==1)) {Status=2; continue;}
      if (Status==2) {RValue=serialChar; Status=3; continue;}
      if (Status==3) {GValue=serialChar; Status=4; continue;}
      if (Status==4) {BValue=serialChar; Status=5; continue;}
      if (Status==5) {
          if (serialChar == ']') {Status=6;continue;}
          else {Status=0; continue;}
      }
      if ((serialChar == 'b')&&(Status==1)) {Status=7; continue;}
      if (Status==7) {THigh=serialChar; Status=8; continue;}
      if (Status==8) {TLow=serialChar; Status=9; continue;}
      if (Status==9) {
          if (serialChar == ']') {Status=10; continue;}
          else {
                // 如果最后收到的字符不是 [ 那么需要重新开始
                Status=0; continue;
          }
      }
  } 

  // 根据收到的 cRGB 设置 LED 颜色
  if (Status==6) {

    USBSerial_println_s("RGB");
    USBSerial_println_i(RValue);
    USBSerial_println_i(GValue);
    USBSerial_println_i(BValue);
    USBSerial_flush();

    // 设置 WS2812 颜色, 特别注意这里和时许非常相关，具体数值都是示波器测量取得
    //Send Green value from Bit7 to 0
    TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);TX(GValue);
    //Send Red value from Bit7 to 0
    TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);TX(RValue);
    //Send Blue value from Bit7 to 0
    TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);TX(BValue);  
    
   // 重新设置为状态 0
    Status=0;
  }
  
  // 根据设置的延时开始倒计时
  if (Status==10) {
    if ((THigh==0)&&(TLow==0)) {
        digitalWrite(BEEPERPIN,LOW);
      }
        // 设置触发时间
    else CounterDown=(THigh*256+TLow)*1000UL+millis();
    Status=0;
  }

   // 如果当前处于状态 0 并且设置的触发时间小于当前时间，那么就开始响
   if ((Status==0)&&(CounterDown<millis())) {
      // 对应 Pin 拉高，蜂鸣器开始发声
      digitalWrite(BEEPERPIN,HIGH);
      // 拉高之后会一直发声
      CounterDown=0xFFFFFFFF;
   }
}

特别提一句：WS2812 有很多版本，彼此之间在时序上有差别。比如，下面两种从Datasheet看就是有差别的，前者的代码（CH55xDuino）在后者（这次设计使用的）上会有问题：

所以，我在代码上重写了 WS2812 相关部分，因为对时序要求很高，所以最好使用汇编语言，但是因为我对 C51汇编很陌生，于是只能写成宏的方式。有兴趣的朋友可以尝试修改CH55xduino的库文件。

BOM 如下，不包括PCB 在10元左右，可以看到这个芯片在制作 USB 相关设备方面很有竞争力：

虽然CH55X系列芯片有诸多好处，但是还存在如下缺点：

1. 进入 BootLoader后，在 USB 3.0 的 USB口上经常会出现 Yellow Bang 的情况。可以尝试 Disable再Enable 看看能否消除之。如果始终不行，推荐将板子使用一个 USB2.0 HUB和 USB 3.0 相连，这个应该时芯片本身的 Bug（作为 USB 普通设备，不会遇到这个问题）；如果一直存在这个问题，那么可以先卸载，然后再重新安装驱动试试；
2. 淘宝有很多CH552 开发板，强烈建议在动手实验之前入手一个作为开发板，上面会有按钮，按下后插入USB端口直接进入 BootLoader模式，方便调试；
3. 淘宝购买后，拿到手请及时检查芯片，我在Taobao 购买的 CH554 开发板拿到手几个月后再用时发现上面竟然是 CH552的芯片，因为他们封装相同，所以当时没有注意，再去找售后时发现店铺竟然已经关门。

参考：

1. http://www.wch.cn/products/category/5.html 单片机系列芯片选项指南
2. https://github.com/DeqingSun/ch55xduino
3. https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20190620/C114583_ECCAEB884D1CBA01F5696FFC90F90D84.pdf WS2812B-Mini DataSheet
4. https://item.szlcsc.com/150447.html WS2812D-F8 DataSheet\

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因为 GitHub 在访问上可能存在的问题，所以我在这里放一个 json 文件，就是说你可以在 Preferences –> Additional Boards Manager URLs 中使用下面这个地址：

http://www.lab-z.com/wp-content/uploads/2021/05/package_ch55xduino_mcs51_index.json

有兴趣的朋友可以直接联系 jun.chen@amperecomputing.com

Processor power management technologies are defined in the ACPI specification and are divided into two categories or states:【参考1】

1. Power performance states (ACPI P states)P-states provide a way to scale the frequency and voltage at which the processor runs so as to reduce the power consumption of the CPU. The number of available P-states can be different for each model of CPU, even those from the same family.
2. Processor idle sleep states (ACPI C states)C-states are states when the CPU has reduced or turned off selected functions. Different processors support different numbers of C-states in which various parts of the CPU are turned off. To better understand the C-states that are supported and exposed, contact the CPU vendor. Generally, higher C-states turn off more parts of the CPU, which significantly reduce power consumption. Processors may have deeper C-states that are not exposed to the operating system.

简单的说， P-states 是 CPU 醒着的时候降低功耗（好比上班摸鱼，玩玩手机放松一下，但是随时都是醒着的），C-states 就是CPU 睡着了。

从下面的示意图可以看的更清晰

更多推荐的资料：

https://www.cnblogs.com/apnpc/p/13780146.html 【CPU】 C-State, C-模式 是什么？

https://zhuanlan.zhihu.com/p/25675639 CPU省电的秘密（二）：CStates

参考：

1.https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/xperf/p-states-and-c-states

2.https://lenovopress.com/lp0632.pdf

3.https://www.thomas-krenn.com/en/wiki/Processor_P-states_and_C-states

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2025年5月

玩过 Arduino 的朋友可能会注意到，再编译的时候可以设定当前单片机的电压和频率。比如，3.3V供电的时候只能使用 8Mhz 的主频，但是如果 5V 供电时可以使用 16Mhz的频率。如果在 3.3V 时强制使用 16Mhz 的主频，那么很可能会遇到不稳定等等奇怪的问题。

对于 CPU 来说同样如此，较低的频率只能使用较低的频率。因此，可以制作一张表格，标注不同电压对应的频率，当需要省电时，切换到较低电压后可以切换到较低的频率。这就是 P-State 省电的原理。

声音，是物体振动产生的，通常情况下通过空气将震动传递到耳朵我们就能听到了声音。常见的喇叭就是一种将电能转换为机械能的器件。

FireBeetle 核心是 ESP32-WROOM-32D, 主控频率高达240Mhz, Flash Rom 有 16MB。这里介绍一种直接通过它来播放声音的方法。用这种方法可以直接通过喇叭来播放音乐，但是因为 ESP32 输出功率有限，直接推动喇叭产生的声音很小。为此，这里使用“Gravity: 带功放喇叭模块”来实现更大的声音输出。

基本原理是将数据存储在 FireBeetle 的Flash 上，然后通过 ESP32 的DAC 直接输出之。

具体步骤如下：

第一步，将音乐转化为8位单声道。我是用 Golden Wave ，将罗大佑的 “恋曲1990.mp3“转为 8000Hz 8 Bits的Wav 格式。

注意，这里必须重新采样为 8000Hz。直接另存为的话实际上并没有设置为 8000Hz。

重新加载处理后的 8000Hzm 8Bits Wave 音频数据

第二步，使用Bin2C 将这个 Wav 生成C 语言的头文件。命令如下：

bin2c.exe -o audio.h 19908bits.wav

实际上数据中包含了 wav的文件头，但是因为数据量不大，对播放几乎没有影响，所以这里也没有额外处理。

这样，我们就有了这个歌曲的数据。特别需要注意的有下面两点：

1.需要设置编译模式为  3MB APP/9MB FATFS 模式

2.原始的 Wav 最好不要超过 2.7MB(2,831,155.2Bytes, 0x2B3333Bytes),否则会超过最大程序的限制。这次我使用的 WAV 是 2,527,766 字节的，编译后结果如下：

Sketch uses 2746845 bytes (87%) of program storage space. Maximum is 3145728 bytes.

Global variables use 15372 bytes (4%) of dynamic memory, leaving 312308 bytes for local variables. Maximum is 327680 bytes.

第三步，我们需要一些基本的测试。首先，编写一个循环，使用 dacwrite() 输出数值，输出2000000次花费了11102ms ，也就是说一次 dac 输出需要花费 0.005551ms。前面提到使用的 Wav采样率是 8000Hz。这样一个周期是 1/8000=0.125ms。 因此，为了重建一个声音，我们需要 0.125/0.005551=22.5184次 dacwrite。

第四步，编写代码：

#include "audio\SoundData.h"
void setup() {
}
void loop() {
  for (unsigned int i=0;i<2527766;i++) {
    for (int j=0;j<21;j++) dacWrite(25,WarOfWorldsWav[i]);
  }
}

我们将音频数据放在audio目录下的SoundData.h文件中，这样每次Arduino 打开ino 文件的时候并不会一起打开音频数据，否则因为音频数据很大，会耽误很多时间，有时候甚至会导致Arduino 编译器崩溃。另外，和前面提到的22次 dacwrite 不同，代码使用的是21次，因为for循环有一些开销，所以实际测量下来22次有一点点慢。

第五步，Gravity: 带功放喇叭模块，上面有3个线，VCC和GND 连接到 FireBeetle上，信号输入Pin 连接到 FireBeetle D2 (IO25)。

下载代码后即可播放出音乐了。

很明显，上述方法足够简单，能够存储 2.7*1024*1024/8000=354秒的音频。在要求不高的场合下完全能够满足要求。

8Bits Wave 格式的歌曲：

完整的代码和数据：

工作的视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1Df4y1x7WF?share_source=copy_web

前面介绍了FireBeetle 通过 DAC 来播放音频，除此之外，还可以使用 PWM 方式来播放音频。

关于 PWM动力老男孩在“Arduino系列教程之 – PWM的秘密（上）”【参考1】有介绍，对于我们来说，能用到的就是下面这一段：

PWM是用占空比不同的方波，来模拟“模拟输出”的一种方式。靠，这个太拗口了，简而言之就是电脑只会输出0和1，那么想输出0.5怎么办呢？于是输出01010101….，平均之后的效果就是0.5了。早这么说就了然了嘛。

比如，当前最高电压是5V，如果输出50%的PWM信号，可以当作 2.5V 的信号输出。对于 ESP32来说，有对 PWM 的直接支持【参考2】。

Arduino core for the ESP32 并没有一般 Arduino 中用来输出 PWM 的 analogWrite(pin, value) 方法，取而代之的 ESP32 有一个 LEDC ，设计是用来控制 LED 。

ESP32 的 LEDC 总共有16个路通道（0 ~ 15），分为高低速两组，高速通道（0 ~ 7）由80MHz时钟驱动，低速通道（8 ~ 15）由 1MHz 时钟驱动。

对于我们来说，用到的函数有下面3个：

ledcSetup(uint8_t channel, double freq, uint8_t resolution_bits)

分别设定使用的通道（Channel），PWM 的频率， PWM 的分辨率。比如，我们设定 1Hz 的频率，然后分辨率为4Bit，那么就可以设置从 0 到15,一共16个PWM值。可以看出，分辨率越高，可以细分出更多的 PWM值。

ledcWrite(uint8_t channel, uint32_t duty)

对通道设定当前的占空比（duty）

ledcAttachPin(uint8_t pin, uint8_t channel)

将 LEDC 通道绑定到指定 IO 口上

这样，我们就得到了一个和之前 DAC 很像的代码：

#include "audio\SoundData.h"

int freq = 8000*256;    // 频率
int channel = 0;    // 通道
int resolution = 8;   // 分辨率

const int led = 25;
void setup() {
  ledcSetup(channel, freq, resolution); // 设置通道
  ledcAttachPin(led, channel);  // 将通道与对应的引脚连接‘
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  for (unsigned int i=0;i<2527766;i++) {
     ledcWrite(channel, WarOfWorldsWav[i]);
     delayMicroseconds(120);
  }
}

完整的代码和数据下载：

前面提到了，PWM 支持更高的分辨率，因此，我们可以尝试播放16Bits 的音频。最简单的想法，直接将频率设定为 8000Hz,然后分辨率为16位。但是实际测试下来这样无法工作，经过研究，频率和分辨率之间有一定的限制关系【参考3】。在 8000Hz 下能够达到最高分辨率是 13bits。最终实验表明使用 12Bits 分辨率 8000Hz 可以接收，再高噪音会较大。此外，16bits 的 WAV 和 8Bits 的还有一个很大的区别在于：前者是有符号数值，后者是无符号数值。比如：0x8001 实际上表示的是 -1。因此代码中取出数值后需要加上 0x8000 再做处理。因此代码中取出数值后需要加上 0x8000 再做处理。另外，因为 16Bits 相对于 8Bits 数据量是直接翻倍了，导致无法在 Flash 中放下全部文件，为此，这次实验用到的16Bits音频数据只是截取了部分歌曲。

参考：

The maximum PWM frequency with the currently used ledc duty resolution of 10 bits in PWM module is 78.125KHz.
The duty resolution can be lowered down to 1 bit in which case the maximum frequency is 40 MHz, but only the duty of 50% is available.
For duty resolution of 8 buts, the maximal frequency is 312.5 kHz.
The available duty levels are (2^bit_num)-1, where bit_num can be 1-15.
The maximal frequency is 80000000 / 2^bit_num
In my MicroPython implementation, I'm currently working on enabling user selectable and/or automatic duty resolution and higher maxumum frequencies.

4.手册上有描述

当出现 Windows 中热键冲突的时候，你可以使用 OpenArk 来揪出罪魁祸首。比如，运行之后，可以在“系统热键”中看到当前系统中所有的热键：

这是开源软件，可以在下面的地址下载到：

https://github.com/BlackINT3/OpenArk

在上古的电脑时代，计算机使用 Magnetic Core Memory 来作为 RAM 存储设备。

中文名称是“磁芯存储器”。简单的说，这种磁芯有着不同的磁化方向。用这种方式可以记录0 和 1 两种状态。当下方的导线通过电流时，不同磁化方向会对电流有着不同的影响，这样就能通过经过的电流大小得出当前存储的装态。

这种装置可以看作时现代 DRAM 的雏形。有兴趣的朋友还可以阅读下面的文章：

1.https://baike.baidu.com/item/%E7%A3%81%E8%8A%AF%E5%AD%98%E5%82%A8%E5%99%A8/10189808?fr=aladdin 磁芯存储器

2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/144628785 磁芯存储：统治存储领域20年

3.http://www.elecfans.com/d/1277911.html 带你了解磁芯存储器

前面介绍过 ESP32 作为蓝牙音频接收端（蓝牙音箱），这里介绍它作为蓝牙音频的播放端。

首先需要确定蓝牙接收器的名称，用笔记本电脑连接后，可以再设备管理器中看到，这里我使用的是一款蓝牙耳机，名称是“JABRA TALK”：

接下来需要安装 ESP32-A2DP-master 这个库。下面的代码是从这个库的Example 中修改而来，代码如下：

/*
  Streaming of sound data with Bluetooth to an other Bluetooth device.
  We provide the complete sound data as a simple c array which 
  can be prepared e.g. in the following way

  - Open any sound file in Audacity. Make sure that it contains 2 channels
    - Select Tracks -> Resample and select 44100
    - Export -> Export Audio -> Header Raw ; Signed 16 bit PCM
  - Convert to c file e.g. with "xxd -i file_example_WAV_1MG.raw file_example_WAV_1MG.c"
    - add the const qualifier to the array definition. E.g const unsigned char file_example_WAV_1MG_raw[] = {
  
  Copyright (C) 2020 Phil Schatzmann
  This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  (at your option) any later version.
  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  GNU General Public License for more details.
  You should have received a copy of the GNU General Public License
  along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
*/

#include "BluetoothA2DPSource.h"
#include "StarWars30.h"
BluetoothA2DPSource a2dp_source;
//SoundData *data = new TwoChannelSoundData((Channels*)StarWars10_raw,StarWars10_raw_len/4);
SoundData *data = new OneChannelSoundData((int16_t*)StarWars30_raw, StarWars30_raw_len/2);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Start");
  a2dp_source.start("JABRA TALK");    
}

void loop() {
  if (a2dp_source.isConnected()==true) {
      Serial.println("Connected!");
      if (a2dp_source.hasSoundData()==true) {
          Serial.println("Has sound!");
        }
      else {
          Serial.println("No sound!");
          a2dp_source.writeData(data);   
      }  
    }
    else {
      Serial.println("Not connected!");
    }
  delay(2000);  
}

特别注意，因为代码有音频数据需要特别选择 Huge APP 模式：

测试使用的板子是 ESP-WROOM-32，特点是价格偏移兼容性还不错（同样的我试验了 TinkerNode，播放时有卡顿，似乎后台有人一直占用 Soc）：

测试的视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1wa411A7et/

特别注意：连接时需要比较有耐心多次尝试，先将耳机设置为配对模式，然后ESP32上电。从资料来看，这样的搭配似乎有兼容性问题，淘宝上的卖家都不承诺蓝牙音频端能够兼容客户的蓝牙接收端。

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2023年5月10日

前面介绍了如何EDK2在编译的最后过程中使用了 GenFds 进行打包。分析的目标是 QEMU 的 BIOS 文件 OVMF.FD，使用 UEFITool NE 打开之后，可以看到有三个 FV ，我们以中间的为例，分析它的生成方法。整体分析过程比较枯燥，对于大多数人来说了解大致的步骤就可以了。

首先，在 FDF 文件中，给出了这个 FV 的GUID 可以看到：

[FV.FVMAIN_COMPACT]
FvNameGuid         = 48DB5E17-707C-472D-91CD-1613E7EF51B0
FvAlignment        = 16
ERASE_POLARITY     = 1
MEMORY_MAPPED      = TRUE
STICKY_WRITE       = TRUE
LOCK_CAP           = TRUE
LOCK_STATUS        = TRUE
WRITE_DISABLED_CAP = TRUE
WRITE_ENABLED_CAP  = TRUE
WRITE_STATUS       = TRUE
WRITE_LOCK_CAP     = TRUE
WRITE_LOCK_STATUS  = TRUE
READ_DISABLED_CAP  = TRUE
READ_ENABLED_CAP   = TRUE
READ_STATUS        = TRUE
READ_LOCK_CAP      = TRUE
READ_LOCK_STATUS   = TRUE

上面的FV 是由两个 Section 构成的，一个是 PEIFV，另一个是 DXEFV：

1.下面是对于 PEIFV 的定义：

[FV.PEIFV]
FvNameGuid         = 6938079B-B503-4E3D-9D24-B28337A25806
BlockSize          = 0x10000
FvAlignment        = 16
ERASE_POLARITY     = 1
MEMORY_MAPPED      = TRUE
STICKY_WRITE       = TRUE
LOCK_CAP           = TRUE
LOCK_STATUS        = TRUE
WRITE_DISABLED_CAP = TRUE
WRITE_ENABLED_CAP  = TRUE
WRITE_STATUS       = TRUE
WRITE_LOCK_CAP     = TRUE
WRITE_LOCK_STATUS  = TRUE
READ_DISABLED_CAP  = TRUE
READ_ENABLED_CAP   = TRUE
READ_STATUS        = TRUE
READ_LOCK_CAP      = TRUE
READ_LOCK_STATUS   = TRUE

APRIORI PEI {
  INF  MdeModulePkg/Universal/PCD/Pei/Pcd.inf
}

2.下面是 DXEFV 的定义

[FV.DXEFV]

FvForceRebase      = FALSE

FvNameGuid         = 7CB8BDC9-F8EB-4F34-AAEA-3EE4AF6516A1

BlockSize          = 0x10000

FvAlignment        = 16

ERASE_POLARITY     = 1

MEMORY_MAPPED      = TRUE

STICKY_WRITE       = TRUE

LOCK_CAP           = TRUE

LOCK_STATUS        = TRUE

WRITE_DISABLED_CAP = TRUE

WRITE_ENABLED_CAP  = TRUE

WRITE_STATUS       = TRUE

WRITE_LOCK_CAP     = TRUE

WRITE_LOCK_STATUS  = TRUE

READ_DISABLED_CAP  = TRUE

READ_ENABLED_CAP   = TRUE

READ_STATUS        = TRUE

READ_LOCK_CAP      = TRUE

READ_LOCK_STATUS   = TRUE

APRIORI DXE {

  INF  MdeModulePkg/Universal/DevicePathDxe/DevicePathDxe.inf

  INF  MdeModulePkg/Universal/PCD/Dxe/Pcd.inf

  INF  OvmfPkg/AmdSevDxe/AmdSevDxe.inf

!if $(SMM_REQUIRE) == FALSE

  INF  OvmfPkg/QemuFlashFvbServicesRuntimeDxe/FvbServicesRuntimeDxe.inf

!endif

}

这里可以使用 UEFITool 直接将内容解压出来，例如:

可以用 Z7 查看解压出来的文件，但是7Z 只能看到 PEIFV 看不到DXEFV, 我猜测是因为格式原因，只能看到前面一半：

具体的 DXEFV 和 PEIFV 可以在 \Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV 下面看到：

有了这两个文件，就可以生成出现在 OVMF.FD  中的 FV 了。为了便于描述，使用下面的流程图：

CMD1:   生成 9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.1fv.sec

GenSec -s EFI_SECTION_FIRMWARE_VOLUME_IMAGE -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.1fv.sec d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\PEIFV.Fv

CMD2:   生成9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.2fv.sec

GenSec -s EFI_SECTION_FIRMWARE_VOLUME_IMAGE -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.2fv.sec d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\DXEFV.Fv

CMD3:  将上面两个文件合成为一个文件 9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.guided.dummy

GenSec –sectionalign 128 –sectionalign 16 -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.guided.dummy d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.1fv.sec d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.2fv.sec

CMD4: 对上面的文件进行压缩，生成 9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.tmp 文件，从 11MB 压缩到了1MB左右

LzmaCompress -e -o d:\\i2c\\Build\\OvmfX64\\DEBUG_VS2015x86\\FV\\Ffs\\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.tmp d:\\i2c\\Build\\OvmfX64\\DEBUG_VS2015x86\\FV\\Ffs\\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.guided.dummy

CMD5: 继续打包生成 9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.tmp

GenSec -s EFI_SECTION_GUID_DEFINED -g EE4E5898-3914-4259-9D6E-DC7BD79403CF -r PROCESSING_REQUIRED -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.guided d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.tmp

CMD6:生成 FFS文件，9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792.ffs

GenFfs -t EFI_FV_FILETYPE_FIRMWARE_VOLUME_IMAGE -g 9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792 -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792.ffs -i d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792FVMAIN_COMPACT\9E21FD93-9C72-4c15-8C4B-E77F1DB2D792SEC1.guided

CMD7:最终生成  FVMAIN_COMPACT.Fv，用 Beyond Compare 可以看到这个是 OVMF.FD 的一部分。

GenFv -a d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\Ffs\FVMAIN_COMPACT.inf -o d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\FVMAIN_COMPACT.Fv -i d:\i2c\Build\OvmfX64\DEBUG_VS2015x86\FV\FVMAIN_COMPACT.inf

生成的FVMAIN_COMPACT.Fv 就是 OVMF 中间的一部分。

之前介绍过SYN6288 模块【参考1】，这次配合 ESP32 实现随机生成一个时间，然后通过语音播放出来。

硬件使用的是ESP-WROOM-32 ESP-32S模块，语音模块的 RX 连接到 ESP32 的GPIO17：

String DataBuffer[11]={{"零"},{"一"},{"二"},{"三"},{"四"},{"五"},{"六"},{"七"},{"八"},{"九"},{"十"}};
                      
//存放转化后的汉字 Unicode值
char character[40];

#include <HardwareSerial.h>

//根据字符串计算计算出来的送到串口的值
char output[50];

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial2.begin(9600);
  delay(1000);
}

void loop() {
  Serial.println("generate");

  int hh=random(13),mm=random(60);
  String timeStr="";

  Serial.print("Generate time: ");
  Serial.print(hh);Serial.print(":");Serial.println(mm);

  if (hh>9) {timeStr+="十";
    if (hh>10) {timeStr+=DataBuffer[hh-10];}
  }
  else {timeStr+=DataBuffer[hh];}
  timeStr+="点";

  if (mm==0) {timeStr+="整";}
  else
    if (mm<10) {timeStr+="零";timeStr+=DataBuffer[mm];}
    else if (mm%10==0) {timeStr+=DataBuffer[mm/10]; timeStr+="十";}
         else {timeStr+=DataBuffer[mm/10];timeStr+="十";timeStr+=DataBuffer[mm%10];}
  if(mm!=0) {timeStr+="分";}
 
    //timeStr="十二点五十八分";
  //首先输出一次Arduino 原始字符串 UTF8 的值
  for (int i =0;i<timeStr.length()*3;i++) {
     Serial.print(timeStr[i]&0xFF,HEX);
      Serial.print(' ');
  }
  Serial.println(' ');

  //将 UTF8 转化为 Unicode
    for (int i =0;i<timeStr.length()/3;i=i+1) {
      character[i*2]=((timeStr[i*3]&0xF)<<4)+((timeStr[i*3+1]>>2)&0xF);
      character[i*2+1]=((timeStr[i*3+1]&0x3)<<6)+(timeStr[i*3+2]&0x3F);
      Serial.print(character[i*2]&0xFF,HEX);
      Serial.print(' ');
      Serial.print(character[i*2+1]&0xFF,HEX);
      Serial.print(' ');      
    } 
  Serial.println(""); 

  output[0]=0xFD;
  output[1]=(timeStr.length()/3*2+3)>>8;
  output[2]=((timeStr.length()/3*2+3)&0xFF);
  output[3]=0x01;
  output[4]=0x03;
  //把字符串定义搬过去
  for (int i=0;i<timeStr.length()/3*2;i++) {
      output[i+5]=character[i];
    } 
  //计算一个校验和  
  output[timeStr.length()/3*2+5]=output[0];
  for (int i=1;i<timeStr.length()/3*2+5;i++) {
      output[timeStr.length()/3*2+5]=output[timeStr.length()/3*2+5] ^ output[i];
    }   
  
  for (int i =0;i<timeStr.length()/3*2+6;i++) {
      Serial.print(output[i]&0xFF,HEX);
      Serial.print(' ');
      Serial2.write(output[i]);
    }     
  
Serial.println(' ');
    delay(3000);
}

参考：

1. http://www.lab-z.com/ttssyn/ TTS 真人发音 SYN6288 模块