【HarmonyOS HiSpark Wi-Fi IoT 套件試用連載】基于鴻蒙操作系統的《愛若琉璃》（蜂鳴器版本）
本文來源電子發燒友社區，作者：juby， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2009947_1_1.html
先上效果：《愛若琉璃》（蜂鳴器版本）
我們今天分享紅綠黃燈板上的資源，對應原理圖在下面文件中：
HiSpark_WiFi_IoT_SSL_VER.A.pdf
這個紅綠燈板子上有三個LED，分別是紅黃綠三種顏色；
此外還有一個按鍵和一個無源蜂鳴器；
對應資源如下表所示：
[td]
| 板載資源 | 系統資源 |
| 紅燈_RED | D10(GPIO10)/UART2_CTS/SPI0_CLK/PWM1_OUT/I2C0_SDA |
| 黃燈_YELLOW | A12(GPIO12)/UART2_RXD/SPI0_CS1/ADC0/PWM3_OUT |
| 綠燈_GREEN | A11(GPIO11)/UART2_TXD/SPI0_RXD/ADC5/PWM2_OUT |
| 蜂鳴器_BEEP（MLT-8530） | A9(GPIO09)/UART2_RTS/SPI0_TXD/ADC4/PWM0_OUT/I2C0_SC |
| 按鍵_SWITCH | MOSI(SPI0_TXD)/GPIO08/PWM1_OUT |
LED和按鍵的驅動我們之前已經分享過了，請參見下文：HarmonyOS實現點亮LED
基于鴻蒙OS的按鍵驅動
一個ADC實現多個按鍵檢測
今天我們介紹一下鴻蒙系統下PWM的使用方法。
實現目標1. 蜂鳴器演奏歌曲《愛若琉璃》2. 解決上次《你笑起來真好看》遺留問題，實現點擊蜂鳴器板子上的按鍵，控制音樂播放或停止蜂鳴器原理圖
當BEEP為高電平的時候，三極管MMBT3904導通，蜂鳴器B1有電流流過；當BEEP為低電平的時候，三極管截止，蜂鳴器B1沒有電流流過。
按鍵中斷按鍵初始化
設置按鍵對應GPIO08為輸入、上拉模式的GPIO，并設置上升沿的中斷函數為：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);
按鍵中斷函數
中斷函數中主要改變控制音樂播放的一個布爾變量，在真和假之間來回切換。
static void OnButtonPressed_isr(char* arg) {(void)arg;
printf("[beep_demo.c] OnButtonPressed() rn");
bSongPlaying = !bSongPlaying;
}
PWM脈沖產生PWM初始化hi_pwm_set_clock(PWM_CLK_XTAL); //設置時鐘源為晶體時鐘；
IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_9_PWM0_OUT);//IO復用為PWM功能
ret = GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);//設置為輸出
if (ret != WIFI_IOT_SUCCESS) {
printf("===== ERROR ======gpio -> GpioSetDir ret:%d rn", ret);
return;
}
hi_pwm_init(HI_PWM_PORT_PWM0);//初始化PWM
BUILD.gn文件
改寫工程中的兩個BUILD.gn文件。
編譯
添加完上面代碼，如果直接編譯的話，會報如下錯誤：
出錯的原因是未開啟PWM功能，開啟PWM功能：
在 vendorhisihi3861hi3861buildconfigusr_config.mk 文件中下圖位置，添加一行代碼：CONFIG_PWM_SUPPORT=y
再編譯就沒有問題了。
測試PWM功能
改變PWM輸出使用如下兩個函數：
hi_u32 hi_pwm_stop(hi_pwm_port port)hi_u32 hi_pwm_start(hi_pwm_port port, hi_u16 duty, hi_u16 freq)
修改參數freq可以修改輸出脈沖的頻率，修改參數 duty可以改變占空比。
執行hi_pwm_start()函數開始PWM輸出，執行hi_pwm_stop()函數PWM輸出停止。
測試一hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 1, 2); //25ns/25ns
測試一測試二hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 3, 10); //75ns/250ns
測試二測試三hi_pwm_stop(HI_PWM_PORT_PWM0);hi_pwm_start(HI_PWM_PORT_PWM0, 30, 100); //0.75us/2.5us
測試三
由上面的測試，我們可以得出，參數 duty 和 freq 的值，1單位代表25 ns。
實現《愛若琉璃》樂譜
現在我們實現了PWM輸出的控制，接下來就是實現本文的目標了，實現蜂鳴器演奏《愛若琉璃》，蜂鳴器演奏音樂的原理詳見之前網文：
蜂鳴器演奏音樂“你笑起來真好看”
由上面的網文我們知道，要想完成一個樂譜，我們只要確定“音符（音調）”和“節拍”即可。
音調表示一個音符響的頻率，節拍表示一個音符該唱多長的時間。
音符（音調）的確定
一般鋼琴鍵盤有88個按鍵：
鋼琴上88按鍵的頻率如下表所示：
比如中央C音的標準頻率就是261，在上面表格中就是：音名為C4的按鍵。
程序中定義一個音頻的數組：
因為上面初始化PWM的時候，使用的是外部晶振作為時鐘源hi_pwm_set_clock(PWM_CLK_XTAL);
根據上面示波器中實測的結果可以推算出，這個時鐘源為40M。
而輸出的脈沖頻率由這個函數決定的：hi_u32 hi_pwm_start(hi_pwm_port port, hi_u16 duty, hi_u16 freq)
參數freq決定了脈沖的頻率，這個參數是hi_u16類型，那么這個參數的有效范圍為：2~65535。
所以輸出的脈沖的最低頻率為：40M / 65535 （下面有計算方法） ，即40 * 1000 * 1000 / 65535 = 610.3608758678569?
我們要想讓蜂鳴器發出某個音只需要讓PWM輸出對應頻率的脈沖即可：
網上找個《愛若琉璃》的簡譜，然后按照對應關系創建如下樂譜數組：
在這里插入圖片描述節拍的確定
節拍就是一個音持續的時間，這里就是PWM脈沖持續的時間，那么持續的時間如何確定呢？
播放一個音
音符（音調）和節拍的計算方法我們上面介紹完了，那么如果我們利用蜂鳴器播放第一個音，應該怎么確定呢？
要想播放一個音，就要使用hi_pwm_start()函數來產生一定頻率的脈沖信號。
那頻率是怎么計算出來的呢？也就是下面代碼中delay_time這個變量是怎么計算出來的呢？
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);
由上面示波器我們得出，hi_pwm_start()函數的最后一個參數，一個單位長度為25ns（即：1/(40*1000*1000)），所以我們發送一定頻率的脈沖，其實傳進去的參數即為單位長度（25ns）的個數，具體推導過程如下：
參數換算原理
一個音確定完之后，只要將這個音按照節拍播放即可，然后遍歷完咱們自己轉換的樂譜數組即可完成整首歌曲的播放。
因為在按鍵的中斷函數中，每按一次，改變一次布爾變量bSongPlaying的真假。
通過布爾變量bSongPlaying的真假，我們可以實現控制音樂播放的開啟或停止。
結果展示視頻展示請移步B站觀看：
https://www.bilibili.com/video/BV1sa411w7rh#reply3721065146
資料獲取
公眾號留言區置頂留言獲取本文對應工程文件及《愛若琉璃》的簡譜。
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