行空板K10二维码音乐播放器 中等

K10

## 概述

这次的行空板K10板子，内核心是ESP32S3，性能不错，官方配套的Mind+(UNIHIKER-K10-200902)开发工具，还提供了二维码识别、语音合成等多项功能，经过一番研究，制作了这个二维码音乐播放器，分享给大家。

在具体实现的过程中，得到了 **DFRobot技术大佬 @柳春晓** 的大力帮助，特此感谢！

这个行空板K10二维码音乐播放器，具体使用到了K10和Mind+的屏幕显示、二维码扫描、麦克风数据读取、SD卡图片显示、SD卡音频文件播放、语音合成、串口输出等多项具体的功能，非常具有学习的价值。

下面就是具体的实现过程。

### 规划和实现的基本功能如下：

1. 开机进入播放器扫码界面
2. 扫码成功后，进入播放对应歌曲的页面
3. 操作过程，用语音提示
4. 音乐文件和图片文件，都放置在SD卡上，方便扩展

### 要完成上述功能，需要进行如下的工作：

1. 逻辑流程设计
2. 硬件准备
3. 歌曲整理
4. 歌曲图片设计
5. 播放器界面设计
6. 二维码设计
7. 程序设计

根据我的预想规划，设计了如下的流程图：

在实际制作的过程中，上面的流程图也经过了逐步的完善。

其中，各块的作用如下：
1. `主逻辑区块`：程序主流程部分
2. `函数：二维码获取歌曲信息并播放`：负责扫码检测和播放歌曲
3. `函数：识别结果解析`：负责从扫码结果解析信息
4. `函数：从字符串获取信息`：负责从字符串中提取子字符串
5. `函数：麦克风静音检查`：负责检测麦克风

核心是咱们的行空板K10：

再准备一张SD卡即可。注意，SD卡需要格式化为FAT32格式，才可以被正确读取内容。
在SD卡上，要准备如下的目录：
* S:/p_images/：存放播放器界面文件
* S:/m_images/：存文歌曲图片文件
* S:/music/：存放歌曲音频文件

歌曲可以根据实际的需要进行整理。
因为我用的二维码设计工具，一张纸可以打印12各二维码，所以我准备了12首儿歌进行测试。

具体歌曲如下：
```
1 ABCD字母歌.wav
2 Bingo.wav
3 一分钱.wav
4 三字经.wav
5 上学歌.wav
6 丢手绢.wav
7 健康歌.wav
8 凤尾草.wav
9 刷牙歌.wav
10 卖报歌.wav
11 卖汤圆.wav
12 娃哈哈.wav
```

将歌曲按照序号保存为：1.wav 2.wav...并存到SD卡的 /music/ 目录中：

在播放时，为了更好的界面显示，我给每一首歌曲设计了一张简洁的图片，用于播放时显示，具体样式如下：

将每一首歌的图片设计好，并按照序号保存，12首歌的所有图片如下：

将上述图片，存储到 SD卡 的 /m_images/ 目录中。

一开始制作的时候，我直接在屏幕上显示文字，来表示当前的界面。
 

后来，歌曲图片也设计了，直接显示文字就不美观了，于是设计了专门的播放器首界面和扫码界面，具体如下。

首界面：

扫码界面：

这个扫码界面上部的白色区域，是透明的，从而可以在这个区域，显示出来摄像头拍摄的画面，方便对准二维码。

最开始设计扫码界面的时候，测试过把切分图片为小区块，白色区域的图片不显示，一遍摄像头界面可以呈现。
 

后来经过测试，发现保持透明通道PNG图片，其透明区域，不会覆盖下一层的内容，从而可以正常显示摄像头的画面。

前面把歌曲名称、歌曲图片、歌曲音频文件都准备好了，下一步就是用二维码把他们和程序关联起来。
 

二维码设计平台，我使用的是草料二维码：[https://cli.im/](https://cli.im/)，非常好用。
 

具体设计的样式如下：

然后批量生成二维码：

每个二维码对应的具体信息格式如下：`歌曲序号,歌曲音频文件;歌曲图片文件:歌曲名称`
在程序中，我编写了专门的函数，来从里面提取出来所需要的歌曲信息。

最后，下载生成的二维码对应的PDF文件：

实际得到的文件内容如下：

可以把上述二维码打印出来，然后裁剪开来，把每一个二维码分散贴到墙上或者需要地方。
在实际识别的时候，二维码不要太集中，否则无法正确识别，K10目前也不支持多个二维码识别处理。
 

万事俱备，只欠东风，最关键的部分，就是程序设计了。
DFrobot提供的Mind+开发界面，还是非常好用的，在做好了逻辑流程设计的前提下，开发速度还是很快的。

根据逻辑流程设计，分别开发了如下的程序区块。

### 主逻辑区块

这个区块的逻辑比较简单：
1. 设置串口、语音速度、屏幕方向参数。
2. 清屏，显示播放器首界面
3. 清屏，显示摄像头画面，并切换到二维码识别模式
4. 显示播放其扫码界面
5. 最后，在循环中，调用`函数：二维码获取歌曲信息并播放`
6. 中间在适当的位置，复制语音提醒

### 函数：二维码获取歌曲信息并播放

这个部分的逻辑，稍微复杂一些，具体如下：
1. 检测是否扫描到二维码
2. 如果二维码包含了.wav，则认为扫描正确
3. 调用`函数：识别结果解析`，来获取歌曲信息
4. 清屏，显示当前需要播放的歌曲图片
5. 播放歌曲对应的音频文件
6. 调用`函数：麦克风静音检查`
7. 播放完毕后，上述调用退出，再次显示扫码界面
8. 适当的时候，使用串口输出和语音提醒
 

### 函数：识别结果解析

这个部分的逻辑，也较为简单，主要就是调用`函数：从字符串获取信息`，从而得到歌曲序号、歌曲音频文件、歌曲图片文件、歌曲名称的信息，然后再生成歌曲路径、图片路径备用。

在调用`函数：从字符串获取信息` 时，会传入对应的参数表示一个信息的开始和结尾。
这个与二维码信息格式保持一致即可：`歌曲序号,歌曲音频文件;歌曲图片文件:歌曲名称`
另外，如果时开头，则用`^`表示，如果是结尾，则用`$`表示。

### 函数：从字符串获取信息

这个部分的功能，一开始时使用内置的积木块：

目前版本的Mind+(UNIHIKER-K10-200902)，该积木块的功能还存在问题，所以自己写了一个调用函数。

其具体功能，就是循环字符串的每一个字符，通过首尾字符，判断是否开始和结束提取字符，如果需要提取字符，则将其内容合并到`字符处理结果`中，循环完毕，就能在`字符处理结果`中得到需要的字符子串了。

### 函数：麦克风静音检查

这个部分的功能，用于通过麦克风，来检测歌曲播放是否结束。
目前版本的Mind+(UNIHIKER-K10-200902)，歌曲播放的时候没有标志信息，不知道什么时候已经播放完毕。
因此，通过K10板载的麦克风，来检测音量。如果音量低于指定的阈值，达到一定的次数，则认为播放完毕。
具体逻辑可见前面的流程图。

需要注意的是，这个检测并不总是准确，环境声音会影响检测，同时，你也要根据你的实际情况，调整传入的音量阈值。
**DFRobot技术大佬 @柳春晓** 说后续版本，将会提供播放标志，这样就能很方便的判断了。

### 完整程序

最终，完整的程序如下：

以上各区块的逻辑，可以对照前面的流程图查看了解。

正常编译烧录后，就可以进行运行测试了。记住要先把SD卡给插上！

这是最激动人心的环节，辛苦了好几天，就看最后的成果了。

### 开机画面

### 二维码扫描界面

### 播放界面

### 视频

实际效果还是很不错的，下面看一下视频：

## 总结

这个行空板K10二维码音乐播放器，只是一次小小的尝试，功能还比较简单，不过也用到了K10的多项硬件功能，以及Mind+开发工具的多项能力支持，两者配合起来，能够做出很多不错的创意来。