STM32掌机教程7，演奏音乐

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使用定时器来计算时间

  在电子琴这节中，我们已经讲述了蜂鸣器的原理，知道如何用蜂鸣器演示不同音调的音乐，本节改进根据频率计算周期的方法，改为定时器，精确度更高，且不再阻塞CPU。
  首先，我们不再把蜂鸣器的控制引脚PB1作为普通IO，而是作为定时器的通道。在IO的初始化中，不应当继续操作PB1。通过查看数据手册，可以知道，PB1可以作为定时器3的通道4。（当然也可以作为定时器1和定时器8的通道，只不过定时器1和8是高级定时器，用起来稍微复杂一点点）。
通道的概念类似于道路。


  然后编写初始化函数。这段初始化函数可能比较复杂，我们暂时无需深究，只需要知道，这个定时器做了这么一件事情：
把原先这样的代码延时，交给了定时器自带的功能来实现：

	time_ON = F_us>>tvolum;
	time_OFF = F_us - time_ON;
	BEEP = 1;
	delay_us(time_ON);
	BEEP = 0;
	delay_us(time_OFF);

  定时器的用法是单片机里的重点和难点，不用想得太复杂，他就是个表嘛，只不过，他不能直接告诉你过了多少时间，他只知道数了多少个数字，也知道数一个数字用多长时间，两者结合，能算出过了多长时间。

  定时器3的初始化代码

//beep.c
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);  
	 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //TIM_CH4
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3   
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2  每路产生
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性，高低没有区别
	TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC4

	TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR4上的预装载寄存器
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
}

  我们在主函数中调用这个中断服务函数：

TIM3_PWM_Init(0xfffe,8); //蜂鸣器频率定时器初始化

  自动重装值决定什么时候定时器溢出，而分频系数决定定时器自加的频率，举例来说，定时器就像捉迷藏游戏中，负责捉人的小朋友，他要计数，好让大家躲起来。分频系数决定数数字的快慢，自动重装值决定数到几。

关于定时器溢出的时间计算，有个公式：

Tout = ((arr+1)*(psc+1))/Tclk

Tout 是溢出时间
arr是自动重装值，也可以称为周期或计数值，捉迷藏要数到10，那么代表arr就是9。默认情况下arr要+1，代表即便参数是0，也不会误操作。
psc就是分频系数，决定捉迷藏数多快。这个数字越大，代表数的越慢。
Tclk代表输入时钟，我们采用的是72Mhz
  定时器本质上是一个不断自加的计数器，只不过在自加的时候，能够自动比较计数值跟某个设定值而已。定时器+1用时多少？
  1/72000000，单位是秒。
  我想让数的慢一点，感觉72Mhz的时钟太快了，想用36Mhz可以吗？可以，2分频就行，这是+1的操作用时
  2/72000000，
  数100个数字用时多少？
  100 * 2/72000000
  在初始化的时候，我们传入的第一个参数是数多少个数字。第二个参数是数数字的速度。此处设置的频率是72/9=8Mhz。两个参数共同决定周期，由于第一个参数要根据频率改变，所以初始化的时候并不关心。

根据频率计算自动重装值

  接下来需要一个函数，把频率变为自动重装值。溢出时间 = 自动重装值+1/8000000，频率是时间的倒数，音调与频率有关，所以知道音调（频率）以后，可用以下方法计算自动重装值：

Autoreload=(8000000/usFraq)-1;  //频率变为自动重装值

  特别的，当音调是0的时候，不发出任何声音。我们可以采取关闭定时器的方法来静音，但是不方便。比较方便的方法就是设置比较值，当自动重装值小于比较值的时候，引脚输出高电平，否则，引脚输出低电平。按理说，把比较值设置为0xffff，则无论如何自动重装值都小于比较值就可以保持静音了，不过实测，此时会有噪音，尝试后发现，设置比较值为0的时候，可以静音，且没有噪音。可以调用库函数设置比较值。在频率很小或者大于20000时，人类都听不到，此时可以静音。

//beep.c
//蜂鸣器停止发声
void buzzerQuiet(void)
{
	TIM_SetCompare4(TIM3,0);
}

  在频率小于122的时候，我们也认为应当静音，是因为一方面，各音调的频率都大于122；另一方面，自动重装值最大是65535，此时对应的频率就是122。
  我们已经知道，音量由占空比决定，根据频率算出自动重装值以后，把它右移（相当于除以2的倍数）若干位，可以调整音量。

//beep.c
//蜂鸣器发出声音 
//usFreq即发声频率,volume_level是音量等级,1最高，到9几乎就听不到声音了。
void buzzerSound(unsigned short usFraq,unsigned char volume_level)   //usFraq是发声频率，即真实世界一个音调的频率。
{
	unsigned long Autoreload;
	if((usFraq<=122)||(usFraq>20000))
	{
		buzzerQuiet();
	}
	else
	{
		Autoreload=(8000000/usFraq)-1;  //频率变为自动重装值
		TIM_SetAutoreload(TIM3,Autoreload);
		TIM_SetCompare4(TIM3,Autoreload>>volume_level);   //音量  
	}
}

  特别强调一点，比较值与自动重装值比较大小，这个功能是定时器自带的，不需要在中断服务里比较。

主函数循环

  调用函数来演奏某个音乐是很简单的。我们先在主函数中演奏两只老虎的开头。

//main.c
int main(void)
{
	LED_Init();
	KEY_Init();
	delay_init();
	initIIC();
	initOLED();
	
	TIM3_PWM_Init(0xfffe,8); //蜂鸣器频率定时器初始化
	while(1)
	{
		buzzerSound(CM1,volum);
		delay_ms(250);
		buzzerSound(CM2,volum);
		delay_ms(250);
		buzzerSound(CM3,volum);
		delay_ms(250);
		buzzerSound(CM1,volum);
		delay_ms(250);
		buzzerSound(0,volum);
		delay_ms(250);
	}
}

从简谱到数组

  接下来我们尝试用数组来储存乐谱。我们要知道每个音符的音调和持续的时间，所以可以定义一个新的结构体：

typedef struct
{
	short mName; //音名
	short mTime; //时值，全音符，二分音符，四分音符
}tNote;

  然后我把两只老虎的乐谱改写如下：

const tNote AllBGM[]=
{
	//两只老虎  36  BEGIN_BGM
	{CM1,TT/4},{CM2,TT/4},{CM3,TT/4},{CM1,TT/4},
	{CM1,TT/4},{CM2,TT/4},{CM3,TT/4},{CM1,TT/4},
	{CM3,TT/4},{CM4,TT/4},{CM5,TT/4},{0,TT/4},
	{CM3,TT/4},{CM4,TT/4},{CM5,TT/4},{0,TT/4},
	{CM5,TT/8},{CM6,TT/8},{CM5,TT/8},{CM4,TT/8},{CM3,TT/4},{CM1,TT/4},
	{CM5,TT/8},{CM6,TT/8},{CM5,TT/8},{CM4,TT/8},{CM3,TT/4},{CM1,TT/4},
	{CM1,TT/4},{CL5,TT/4},{CM1,TT/4},{0,TT/4},
	{CM1,TT/4},{CL5,TT/4},{CM1,TT/4},{0,TT/4},
};

  我们采用C调，中间的那个音阶，所有的音调都是CMx。每一小节都分4个音符，所以每个音符持续的时间都是某个常数的四分之一。这个常数我定义为TT，其实它与现实世界的没有直接的对应关系，数字小一点，唱的就快一点。如果音符有个下划线，那么持续的时间就是八分之一，再有个下划线，时间就是十六分之一。
  用于演奏音乐的函数如下：

void musicPlay(int length,unsigned char volume_level)
{
	u8 i=0;
	while(i<length)
	{
		buzzerSound(AllBGM[i].mName,volume_level);
		delay_ms(AllBGM[i].mTime);
		i++;
	}
}

  我传入的参数是数组的长度与音量，其实应当传入某个乐谱的指针，只是担心指针与结构体一起用，容易懵逼，因此乐谱作为了全局的变量。然后主函数值调用这个播放函数就可以了。

	while(1)
	{
		musicPlay(36,volum);
	}

代码放在这里，需要的就那去吧。（积分忘了调了，5分，有点贵）