簡単なWebRadio(MP3編)

MP3データの再生が出来るようになったので、簡単なWebRadioを製作して見ます。

先ずはハードの準備

CPU:”ESP32”。 I2Sアンプ: ”MAX98357A”。機器の配線は下記の様に行っています。

  • ESP32とMAX98357Aの接続
    •  GPIO26 <ー> BCLK :  GPIO25 <ー> LRCLK :  GPIO22 <ー> DIN
  • MAX98357Aとスピーカー
    • MAX98357Aの+ <ー> スピーカーの+ : MAX98357Aのー <ー> スピーカーのー

例題に似たようなサンプルは有るんですが

ADFの例題に、pipeline_living_stream と言うサンプルが有ります。AAC方式のWebStreamを再生するプログラムですが実行すると audio_pipeline 作成時にメモリーが足りないと何故かエラーが出てしまいます。多分今回のハードが独自な為と思うのですが、原因は分かりませんでした。でも同じ様な例題 pipeline_http_mp3 (指定したURLからMP3データをダウンロードして再生するプログラム)は問題無く動作しました。 そこで pipeline_http_mp3 を元に pipeline_living_stream を参照して必要な箇所を書き換える事にしました。

プロジェクトの構成

プロジェクトの構成はサンプルププログラム pipeline_http_mp3 に独自ボード用のファルダ− components を追加した構造になっています。また、オリジナルの pipeline_http_mp3 プロジェクトに有って今回使用しないファイルは削除しています。


- ~esp/pipeline_http_mp3/
      - CMakeLists.txt
      - components/
                   - my_board/
                              - CMakeLists.txt
                              - my_board_v1_0/
                                             - board.h
                                             - board_pins_config.c
      - main/
                   - CMakeLists.txt
                   - Kconfig.projbuild
                   - play_http_mp3_example.c

プログラムの説明

先ずはメインプログラム、play_http_mp3_example.cから

play_http_mp3_example.c

/* Play an MP3 file from HTTP

   This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.)

   Unless required by applicable law or agreed to in writing, this
   software is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR
   CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
*/

#include <string.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "sdkconfig.h"
#include "audio_element.h"
#include "audio_pipeline.h"
#include "audio_event_iface.h"
#include "audio_common.h"
#include "http_stream.h"
#include "i2s_stream.h"
#include "mp3_decoder.h"

#include "esp_peripherals.h"
#include "periph_wifi.h"
#include "board.h"

#include "audio_idf_version.h"

#if (ESP_IDF_VERSION >= ESP_IDF_VERSION_VAL(4, 1, 0))
#include "esp_netif.h"
#else
#include "tcpip_adapter.h"
#endif

static const char *TAG = "HTTP_MP3_EXAMPLE";

#define MP3_STREAM_URI "http://150.95.174.29:8000/by_the_sea"

int _http_stream_event_handle(http_stream_event_msg_t *msg)
{
    if (msg->event_id == HTTP_STREAM_RESOLVE_ALL_TRACKS) {
        return ESP_OK;
    }

    if (msg->event_id == HTTP_STREAM_FINISH_TRACK) {
        return http_stream_next_track(msg->el);
    }
    if (msg->event_id == HTTP_STREAM_FINISH_PLAYLIST) {
        return http_stream_fetch_again(msg->el);
    }
    return ESP_OK;
}

void app_main(void)
{
    esp_err_t err = nvs_flash_init();
    if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES) {
        // NVS partition was truncated and needs to be erased
        // Retry nvs_flash_init
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        err = nvs_flash_init();
    }
#if (ESP_IDF_VERSION >= ESP_IDF_VERSION_VAL(4, 1, 0))
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
#else
    tcpip_adapter_init();
#endif

    audio_pipeline_handle_t pipeline;
    audio_element_handle_t http_stream_reader, i2s_stream_writer, mp3_decoder;

    esp_log_level_set("*", ESP_LOG_WARN);
    esp_log_level_set(TAG, ESP_LOG_DEBUG);

//    ESP_LOGI(TAG, "[ 1 ] Start audio codec chip");
//    audio_board_handle_t board_handle = audio_board_init();
//    audio_hal_ctrl_codec(board_handle->audio_hal, AUDIO_HAL_CODEC_MODE_DECODE, AUDIO_HAL_CTRL_START);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.0] Create audio pipeline for playback");
    audio_pipeline_cfg_t pipeline_cfg = DEFAULT_AUDIO_PIPELINE_CONFIG();
    pipeline = audio_pipeline_init(&pipeline_cfg);
    mem_assert(pipeline);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.1] Create http stream to read data");
    http_stream_cfg_t http_cfg = HTTP_STREAM_CFG_DEFAULT();
    http_cfg.event_handle = _http_stream_event_handle;
    http_cfg.type = AUDIO_STREAM_READER;
    http_cfg.enable_playlist_parser = true;
    http_stream_reader = http_stream_init(&http_cfg);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.2] Create i2s stream to write data to codec chip");
    i2s_stream_cfg_t i2s_cfg = I2S_STREAM_CFG_DEFAULT();
    i2s_cfg.type = AUDIO_STREAM_WRITER;
    i2s_stream_writer = i2s_stream_init(&i2s_cfg);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.3] Create mp3 decoder to decode mp3 file");
    mp3_decoder_cfg_t mp3_cfg = DEFAULT_MP3_DECODER_CONFIG();
    mp3_decoder = mp3_decoder_init(&mp3_cfg);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.4] Register all elements to audio pipeline");
    audio_pipeline_register(pipeline, http_stream_reader, "http");
    audio_pipeline_register(pipeline, mp3_decoder,        "mp3");
    audio_pipeline_register(pipeline, i2s_stream_writer,  "i2s");

    ESP_LOGI(TAG, "[2.5] Link it together http_stream-->mp3_decoder-->i2s_stream-->[codec_chip]");
    const char *link_tag[3] = {"http", "mp3", "i2s"};
    audio_pipeline_link(pipeline, &link_tag[0], 3);

    ESP_LOGI(TAG, "[2.6] Set up  uri (http as http_stream, mp3 as mp3 decoder, and default output is i2s)");
    audio_element_set_uri(http_stream_reader, MP3_STREAM_URI);

    ESP_LOGI(TAG, "[ 3 ] Start and wait for Wi-Fi network");
    esp_periph_config_t periph_cfg = DEFAULT_ESP_PERIPH_SET_CONFIG();
    esp_periph_set_handle_t set = esp_periph_set_init(&periph_cfg);
    periph_wifi_cfg_t wifi_cfg = {
        .ssid = CONFIG_WIFI_SSID,
        .password = CONFIG_WIFI_PASSWORD,
    };
    esp_periph_handle_t wifi_handle = periph_wifi_init(&wifi_cfg);
    esp_periph_start(set, wifi_handle);
    periph_wifi_wait_for_connected(wifi_handle, portMAX_DELAY);

    ESP_LOGI(TAG, "[ 4 ] Set up  event listener");
    audio_event_iface_cfg_t evt_cfg = AUDIO_EVENT_IFACE_DEFAULT_CFG();
    audio_event_iface_handle_t evt = audio_event_iface_init(&evt_cfg);

    ESP_LOGI(TAG, "[4.1] Listening event from all elements of pipeline");
    audio_pipeline_set_listener(pipeline, evt);

    ESP_LOGI(TAG, "[4.2] Listening event from peripherals");
    audio_event_iface_set_listener(esp_periph_set_get_event_iface(set), evt);

	ESP_LOGI(TAG, "[ 5 ] Start audio_pipeline");
    audio_pipeline_run(pipeline);

    while (1) {
        audio_event_iface_msg_t msg;
        esp_err_t ret = audio_event_iface_listen(evt, &msg, portMAX_DELAY);
        if (ret != ESP_OK) {
            ESP_LOGE(TAG, "[ * ] Event interface error : %d", ret);
            continue;
        }

        if (msg.source_type == AUDIO_ELEMENT_TYPE_ELEMENT
            && msg.source == (void *) mp3_decoder
            && msg.cmd == AEL_MSG_CMD_REPORT_MUSIC_INFO) {
            audio_element_info_t music_info = {0};
            audio_element_getinfo(mp3_decoder, &music_info);

            ESP_LOGI(TAG, "[ * ] Receive music info from aac decoder, sample_rates=%d, bits=%d, ch=%d",
                     music_info.sample_rates, music_info.bits, music_info.channels);

            audio_element_setinfo(i2s_stream_writer, &music_info);
            i2s_stream_set_clk(i2s_stream_writer, music_info.sample_rates, music_info.bits, music_info.channels);
            continue;
        }
    }

    // Example of using an audio event -- END

    ESP_LOGI(TAG, "[ 6 ] Stop audio_pipeline");
    audio_pipeline_stop(pipeline);
    audio_pipeline_wait_for_stop(pipeline);
    audio_pipeline_terminate(pipeline);

    /* Terminate the pipeline before removing the listener */
    audio_pipeline_unregister(pipeline, http_stream_reader);
    audio_pipeline_unregister(pipeline, i2s_stream_writer);
    audio_pipeline_unregister(pipeline, mp3_decoder);

    audio_pipeline_remove_listener(pipeline);

    /* Stop all peripherals before removing the listener */
    esp_periph_set_stop_all(set);
    audio_event_iface_remove_listener(esp_periph_set_get_event_iface(set), evt);

    /* Make sure audio_pipeline_remove_listener & audio_event_iface_remove_listener are called before destroying event_iface */
    audio_event_iface_destroy(evt);

    /* Release all resources */
    audio_pipeline_deinit(pipeline);
    audio_element_deinit(http_stream_reader);
    audio_element_deinit(i2s_stream_writer);
    audio_element_deinit(mp3_decoder);
    esp_periph_set_destroy(set);
}
  • 39行までは、オリジナルと同じです。
  • 40行:define MP3_STREAM_URI “http://150.95.174.29:8000/by_the_sea”
    • Stream先のURL。湘南ラジオです。
  • 42から55行:int _http_stream_event_handle(http_stream_event_msg_t *msg)
    • PLAYLIST処理用関数。http_stream_readerで使用。
    • pipeline_living_stream で使用されてたものをそのままコピー
  • 78から80行:ボードの初期設定。
    • 今回は使用していないので、コメントアウト
  • 87から92行:http_stream_readerをStream用に変更
    • 89行: イベントハンドラの指定。
    • 90行: タイプを、AUDIO_STREAM_READERに
    • 91行: playlistの処理ー>Yes
  • 139行からの while()文
    • 使用していないのでキー入力処理部のIF文を削除。削除しなくてもプログラムは動きます。
    • この部分を削除したのでwhile()文から抜ける事が出来ません。
  • 162行以降:プログラムの変更は無し。

main/フォルダー内の他のファイル CMakeLists.txt、Kconfig.projbuild はオリジナルのサンプル pipeline_http_mp3 と同じファイルを使用しています。

componentsフォルダー

フォルダーの中は以下の様になっています。

  • componentsファオルダ−
    • my_boardフォルダー
      • my_board_v1_0フォルダー
        • board.h
        • board_pin_config.c     : ボードピン設定用ファイル
    • CMakeLists.txt           : CMake用のファイル

”board_pin_config.c” このファイルでI2Sのピンを設定。

board_pin_config.c

#include "esp_log.h"
#include <string.h>
#include "audio_error.h"
#include "audio_mem.h"
#include "board_pins_config.h"

static const char *TAG = "MY_BOARD_V1_0";

esp_err_t get_i2s_pins(i2s_port_t port, i2s_pin_config_t *i2s_config)
{
    AUDIO_NULL_CHECK(TAG, i2s_config, return ESP_FAIL);
    if (port == I2S_NUM_0) {
        i2s_config->bck_io_num = GPIO_NUM_26;
        i2s_config->ws_io_num = GPIO_NUM_25;
        i2s_config->data_out_num = GPIO_NUM_22;
    } else if (port == I2S_NUM_1) {
        i2s_config->bck_io_num = -1;
        i2s_config->ws_io_num = -1;
        i2s_config->data_out_num = -1;
        i2s_config->data_in_num = -1;
    } else {
        memset(i2s_config, -1, sizeof(i2s_pin_config_t));
        ESP_LOGE(TAG, "i2s port %d is not supported", port);
        return ESP_FAIL;
    }

    return ESP_OK;
}

esp_err_t i2s_mclk_gpio_select(i2s_port_t i2s_num, gpio_num_t gpio_num)
{
    if (i2s_num >= I2S_NUM_MAX) {
        ESP_LOGE(TAG, "Does not support i2s number(%d)", i2s_num);
        return ESP_ERR_INVALID_ARG;
    }
    if (gpio_num != GPIO_NUM_0 && gpio_num != GPIO_NUM_1 && gpio_num != GPIO_NUM_3) {
        ESP_LOGE(TAG, "Only support GPIO0/GPIO1/GPIO3, gpio_num:%d", gpio_num);
        return ESP_ERR_INVALID_ARG;
    }
    ESP_LOGI(TAG, "I2S%d, MCLK output by GPIO%d", i2s_num, gpio_num);
    if (i2s_num == I2S_NUM_0) {
        if (gpio_num == GPIO_NUM_0) {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0_CLK_OUT1);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xFFF0);
        } else if (gpio_num == GPIO_NUM_1) {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_U0TXD_U, FUNC_U0TXD_CLK_OUT3);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xF0F0);
        } else {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_U0RXD_U, FUNC_U0RXD_CLK_OUT2);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xFF00);
        }
    } else if (i2s_num == I2S_NUM_1) {
        if (gpio_num == GPIO_NUM_0) {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0_CLK_OUT1);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xFFFF);
        } else if (gpio_num == GPIO_NUM_1) {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_U0TXD_U, FUNC_U0TXD_CLK_OUT3);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xF0FF);
        } else {
            PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_U0RXD_U, FUNC_U0RXD_CLK_OUT2);
            WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xFF0F);
        }
    }
    return ESP_OK;
}

  • i2s_mclk_gpio_selectは、直接使用していないのですがコンパイルの時に参照される様です。

“board.h”。今回のプログラムでは使用していませんが、コンパイル時に参照される様です。

board.h

#ifndef _AUDIO_BOARD_H_
#define _AUDIO_BOARD_H_

#include "board_pins_config.h"

#endif

CMakeLists.txt

CMakeLists.txt

# Edit following two lines to set component requirements (see docs)
set(COMPONENT_REQUIRES)
set(COMPONENT_PRIV_REQUIRES esp_peripherals)

if(CONFIG_AUDIO_BOARD_CUSTOM)
message(STATUS "Current board name is " CONFIG_AUDIO_BOARD_CUSTOM)
list(APPEND COMPONENT_ADD_INCLUDEDIRS ./my_board_v1_0)
set(COMPONENT_SRCS
./my_board_v1_0/board_pins_config.c
)
endif()

register_component()

IF (IDF_VERSION_MAJOR GREATER 3)
idf_component_get_property(audio_board_lib audio_board COMPONENT_LIB)
set_property(TARGET ${audio_board_lib} APPEND PROPERTY INTERFACE_LINK_LIBRARIES ${COMPONENT_LIB})

ELSEIF (IDF_VERSION_MAJOR EQUAL 3)
set_property(TARGET idf_component_audio_board APPEND PROPERTY INTERFACE_INCLUDE_DIRECTORIES  $<TARGET_PROPERTY:${COMPONENT_TARGET},INTERFACE_INCLUDE_DIRECTORIES>)

ENDIF (IDF_VERSION_MAJOR GREATER 3)

 最後に、pipeline_http_mp3フォルダーのCMakeLists.txtですが、これはオリジナルのファイルをそのまま使用しています。

コンパイルして実行

下記の操作を行って下さい。プログラムはコンパイルされ実行します。

  1.  モニターを開いて、~/esp/pipeline_http_mp3フォルダーに移動。
  2.  ターゲットを設定。
    • 今回はESP32なので、idf.py set-target esp32 を実行。
  3.  menuconfig を実行して音源ボード、WiFiの設定を行います。
    • ボードの選択
      • メニュー画面で Audio HAL —>  Audio board (ESP32-Lyrat V4.3) —> と進む
      • その画面で ( ) Custom audio board を選択
    • WiFiの設定
      • メニュー画面で Example Configuration —>  を選択
      • ここで、WiFi SSID と WiFi Password を入力
    • 上記の設定後、設定を保存(s)。
  4. ESP32をPCにつないでモニターから、idf.py -p [USB port] flash monitor と入力。
  5. コンパイルが終了するとラジオが開始します。
  6. 終了は電源をオフして下さい。

最後に

以外と簡単にWebRadioもどきが出来ました。今回使用したプログラムをここに保存します。