簡(jiǎn)單的音樂游戲構(gòu)建

描述

在考慮 H07R30 揚(yáng)聲器模塊的演示項(xiàng)目時(shí)，我想到了構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的音樂游戲！該模塊播放的音符很少，您必須通過(guò)附帶的按鈕重復(fù)曲調(diào)。如果您的回答正確或錯(cuò)誤，演講者會(huì)回復(fù)您！該游戲的編碼和播放都很有趣，并向您展示了播放音樂曲調(diào)以及存儲(chǔ)和播放嵌入式 WAVE 文件的示例。

細(xì)節(jié)

按鈕焊接到模塊端口（P1 到 P5）。單擊按鈕，觸發(fā)播放特定的音符。游戲有兩種模式，您可以通過(guò)按住連接到 P5 的按鈕 2 秒來(lái)循環(huán)切換它們。每當(dāng)請(qǐng)求模式更改時(shí)，模塊都會(huì)閃爍其 LED 指示燈并讀出模式名稱：

• 播放模式：在此模式下，模塊連續(xù)播放幾個(gè)音符。停止播放后，您需要在 10 秒內(nèi)按下正確的按鈕以重現(xiàn)完全相同的音符（注意您不需要匹配音符時(shí)間）。如果成功，模塊會(huì)閃爍其 LED 并回復(fù)“正確”，如果失敗，模塊會(huì)回復(fù)“錯(cuò)誤”。之后游戲再次重復(fù)。
• 學(xué)習(xí)模式：在此模式下，您可以單擊一個(gè)按鈕來(lái)聆聽其關(guān)聯(lián)的音符并記住它。

游戲難度級(jí)別會(huì)增加您在會(huì)話中猜出的正確答案。難度級(jí)別由音符數(shù)量及其時(shí)間控制。

查看正在運(yùn)行的游戲！

它是如何工作的？

該項(xiàng)目的最后一部分列出了創(chuàng)建和嵌入波形文件的分步指南。完成后，您就可以開始編寫您的游戲了！項(xiàng)目文件附在代碼部分。這是固件功能的高級(jí)描述。

FronEndTask 中超級(jí)循環(huán)之前的第一部分處理初始化。我們定義了所有按鈕，將它們與點(diǎn)擊事件和 P5 的按下 2 秒事件相關(guān)聯(lián)，并播放啟動(dòng)芯片曲調(diào)！然后我們初始化超時(shí)定時(shí)器。

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在超級(jí)循環(huán)中，我們驗(yàn)證模式是播放并且計(jì)時(shí)器已經(jīng)過(guò)期，然后我們檢查玩家是否輸入了所有正確的音符。然后，我們播放適當(dāng)?shù)牟ㄐ挝募?，LED 閃爍。如果答案成功，我們將難度級(jí)別增加一個(gè)。

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然后我們初始化所有序列并生成新的挑戰(zhàn)曲調(diào)。

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挑戰(zhàn)曲調(diào)由 1 到 5 的隨機(jī)序列生成（與端口 P1 到 P5 上的按鈕相匹配）。序列中的音符數(shù)量和音符之間的延遲受難度級(jí)別除以 5 的影響。每個(gè)音符也會(huì)在其生成后播放一次。

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負(fù)責(zé)播放音符的函數(shù)只是播放對(duì)應(yīng)于每個(gè)端口號(hào)的特定音符。請(qǐng)注意，匹配端口和音符完全取決于您。

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最后我們有按鈕事件的回調(diào)。單擊回調(diào)播放與此按鈕關(guān)聯(lián)的任何音符并將此音符添加到播放器序列。一旦序列計(jì)數(shù)達(dá)到挑戰(zhàn)筆記的計(jì)數(shù)，超時(shí)計(jì)時(shí)器將重置以在大約 2 秒內(nèi)觸發(fā)結(jié)果檢查。

按鈕按下回調(diào)在播放和訓(xùn)練模式之間循環(huán)。請(qǐng)注意，此事件是一個(gè)閉鎖事件。因此，您需要使用resetButtonEvent() API 手動(dòng)重置它，否則它會(huì)一直觸發(fā)。

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在模塊中嵌入 WAVE 文件

我們可以使用模塊 MCU Flash 存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)一些短的 WAVE 聲音文件。可用空間太小，因此您只能存儲(chǔ)幾秒鐘，但是-對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序-它節(jié)省了連接外部存儲(chǔ)（如 uSD 卡模塊）的需要。

第 1 步 - 生成您的語(yǔ)音 WAVE 文件

第一步是為項(xiàng)目中需要的演講或單詞獲取一些好的 .WAVE 文件。當(dāng)然，您可以錄制自己或其他人的聲音，您可以在線搜索文件并下載。但是，為了滿足您的具體需求，您可能需要文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音服務(wù)。網(wǎng)上有很多選擇，從聲音笨拙的免費(fèi)網(wǎng)站到谷歌和 IBM 超現(xiàn)實(shí)、深度學(xué)習(xí)的文本到語(yǔ)音引擎。這里有一些不錯(cuò)的免費(fèi)選項(xiàng)：

• https://www.text2speech.org/ 。直接下載 WAVE 文件。中等質(zhì)量。
• IBM 的 Watson 文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音演示。請(qǐng)注意，您可以在演示中鍵入內(nèi)容并免費(fèi)下載 MP3 文件（無(wú)需注冊(cè)）。只需使用任何 MP3 到 WAVE 轉(zhuǎn)換器來(lái)轉(zhuǎn)換文件。

我使用 IBM 的引擎為單詞生成了四個(gè) WAVE 文件：“學(xué)習(xí)”、“游戲”、“正確”和“錯(cuò)誤”。您可以在本項(xiàng)目的文件部分下載它們。

第 2 步 - 將 WAVE 文件轉(zhuǎn)換為嵌入式 C 代碼

您可以使用這個(gè)不錯(cuò)的免費(fèi)軟件WAVToCode將 WAVE 文件轉(zhuǎn)換為 C 文件。查看他們的幫助頁(yè)面以獲取有關(guān)使用該軟件的說(shuō)明。

我們模塊中的 DAC 僅接受 8 位或 12 位樣本，但該軟件生成 8、16 和 24 位樣本。將每個(gè)文件加載到軟件中，為每個(gè)通道的位數(shù)選項(xiàng)選擇“8 位”，然后單擊“混合” 。然后使用鼠標(biāo)按鈕在波浪前后添加兩個(gè)標(biāo)記以刪除空白部分。從菜單工具中，您可以收聽混合波，然后從菜單文件中將其轉(zhuǎn)換為 C文件。為輸出選擇無(wú)符號(hào)。從該轉(zhuǎn)換器生成的原始 C 文件可在標(biāo)有“orig_”的文件部分中找到。

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注意：如果模塊中波形音量偏低，需要將autoscale選項(xiàng)設(shè)置為Normalize 。

第 3 步 - 修改您的 wave C 文件以包含在模塊項(xiàng)目中

您需要對(duì) wave C 文件進(jìn)行一些小的編輯，然后才能在揚(yáng)聲器模塊項(xiàng)目中使用它們：

• 將unsigned char替換為?const uint8_t 。
• 刪除?#define NUM_ELEMENTS行并添加定義?#include "wave.h"。
• 用有意義的定義替換數(shù)組?，例如，data[NUM_ELEMENTS]waveByteCode_Correct[WAVEBYTECODE_CORRECT_LENGTH]

第 4 步 - 克隆一個(gè)空的 H07R30 項(xiàng)目并添加 wave C 文件

在此處從其存儲(chǔ)庫(kù)中克隆模塊項(xiàng)目。在文件夾User中，刪除所有 C 文件（main.c 除外）并在其中添加 wave C 文件。然后打開uVision項(xiàng)目，將修改后的wave C文件添加到項(xiàng)目樹中的User虛擬文件夾中。

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第 5 步 - 將波浪定義添加到項(xiàng)目中

在 wave.h 中：

• 更新波形文件的數(shù)量。
• 用您的波形文件的波長(zhǎng)定義替換波長(zhǎng)定義。
• 將波形分辨率（每個(gè)樣本的位數(shù)）定義替換為波形文件的定義（通常為 8）。
• 將波形速率（每秒樣本）定義替換為您的波形文件（文件比特率 / 8）的定義。
• 導(dǎo)出 main.c 中定義的波形數(shù)組

在 main.c 中：

• 定義波陣列、它們的長(zhǎng)度和分辨率陣列。
• 為每一波添加文字描述。

然后編譯并確保 MCU 中有足夠的 Flash 來(lái)存儲(chǔ)你所有的波浪！當(dāng)前帶有 128KB 閃存的模塊最多可以存儲(chǔ)大約 42000 個(gè)樣本（8 位/樣本）。

注 1 ：要找出程序的當(dāng)前閃存大小，請(qǐng)?jiān)趩螕簟叭烤幾g”時(shí)將代碼和 RO 數(shù)據(jù)顯示的數(shù)字相加。您也可以雙擊項(xiàng)目樹中的 Module 1 來(lái)查看內(nèi)存映射。向下滾動(dòng)到接近尾部，您會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前模塊的總 RO 大小應(yīng)該小于 128K。

注意 2 ：您可以增加編譯器的優(yōu)化級(jí)別（如果它還不是 O1 或更高）以獲得更多的閃存空間來(lái)存儲(chǔ)您的 wave。從 uVision Options for Target >> C/C++ >> Optimization，選擇 Level 1 (O1) 并重新編譯，這應(yīng)該可以為您節(jié)省大約 10-15k 的 Flash。有時(shí)如果接近 Flash 限制，程序?qū)o(wú)法編譯或加載，因此您必須提高優(yōu)化級(jí)別。

第 6 步 - 最后使用嵌入的 wave！

使用以下 API 播放您的波浪：

PlayWave("play", 1, 0);

您可以在其中定義波形字符串名稱、重復(fù)次數(shù)和重復(fù)之間的毫秒延遲。

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