STM32掌机教程8，背景音乐

Bertha 。 2022-03-19 02:48 278阅读 0赞

## 再用一个定时器 ##

在上一节，我们使用了一个定时器来计算频率。需要某个音符持续一定的时间的话，仍然使用的是延时函数delay\_ms，这会导致CPU阻塞，程序运行到这里，CPU只会去数数字，你按下按键，他也检测不到——忙着数数字呢。接下来把这个延时也改成定时器，让定时器像个闹钟一样工作，让CPU该干什么干什么，时间到了以后，让定时器来提醒CPU。换句话说，播放的是**背景音乐**。

//改进此函数中的延时
    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++;
    	}
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
  定时器5的应用比定时器3还简单点——不需要输出PWM，只做计时用途。

//beep.c
    void TIM5_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
    { 
      TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //时钟使能
    	
    	//定时器TIM5初始化
    	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 = TIM_CKD_DIV1; //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(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
      TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
    	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIMx中断,允许更新中断
    
    	//中断优先级NVIC设置
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;  //TIMx中断
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;  //先占优先级3级
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;  //从优先级2级
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
    	TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);  //使能TIMx 
    }

我们把定时器5的初始化放在主函数的最前边，并且把音量也初始化，让掌机一上电就唱歌。死循环暂时什么都不写。

int main(void)
    { 
    	BGM_volum = 6;//音量
    	TIM5_Int_Init(9,7199);   //上电先播放背景音乐
        ...
       }

## 定时器5的中断服务 ##

定时器的中断服务函数无需调用，只要我们设定的时间到了以后，就会自动跳转到此函数中来执行。在分频系数为7199时，(自动重装值+1)/10=ms，所以，如果知道了需要延时的时间ms以后，ms \* 10-1=自动重装值。  
  我们可以把每一个包含了音调与时间的音符都看作一个珍珠，整个乐曲就像是珍珠项链。前一个音符根据频率与音量算出定时器3需要的自动重装值与比较值（定时器3的分频系数是确定的，9），根据延时的时间设置好定时器5的自动重装值（定时器5的分频系数也是确定的，7200，且无须比较值），然后开启定时器。  
  CPU该干嘛干嘛。  
  等到定时器5的时间到了，播放下一个音符，周而复始。思路与之前一样。显而易见，我们需要一个变量来记录当前播放到哪一个音符。我用了一个局部的静态变量，即便中断服务函数执行完了，静态变量的值也不会丢失。只要没有把乐谱播放完，就播放下一个音符。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

//beep.c
    //定时器5中断服务程序
    void TIM5_IRQHandler(void)   
    { 
    	static u16 i = 0;
    	if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM5更新中断发生与否
    		{ 
    			TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update );  //清除TIMx更新中断标志 
    			if(i<TWO_TIGER_LENGTH)
    			{ 
    				buzzerSound(AllBGM[i].mName,BGM_volum);
    				TIM_SetAutoreload(TIM5,AllBGM[i].mTime*10-1);
    				TIM_SetCounter(TIM5,0);
    				i++;
    			}
    			else
    				i = 0;
    		}
    }

完成这些代码以后，即便主函数的死循环为空，歌曲也能**后台**播放了。

## 更多的BGM ##

考虑到我要用的音效有好几个，所以我需要更多的BGM。其中，打中地鼠与生成地鼠的音乐还是我原创的，哈哈哈。这是我的乐谱：

//beep.c
    const tNote AllBGM[]=
    { 
    	//击中 5 BAD_BGM
    	{ CM1,TT1/4},{ CL4,TT1/4},{ CL3,TT1/8},{ CL1,TT1/8},{ 0,TT1/8},
    	// 生成 4 GOOD_BGM
    	{ CH1,TT1/4},{ CH2,TT1/4},{ CH3,TT1/4},{ 0,TT1/8},
    	//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},
    	//小猪佩奇 12 LIFE_BGM
    	{ CH5,TTS/4},{ CH3,TTS/8},{ CH1,TTS/8},{ CH2,TTS/4},{ CM5,TTS/4},
    	{ CM5,TTS/8},{ CM7,TTS/8},{ CH2,TTS/8},{ CH4,TTS/8},{ CH3,TTS/4},{ CH1,TTS/4},{ 0,TT/4},
    	//坦克大战 33 LEVEL_BGM
    	{ CM1,TT1/4},{ CM2,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM3,TTS/4},
    	{ CM1,TT1/4},{ CM2,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM3,TTS/4},
    	{ CM3,TT1/4},{ CM4,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM5,TTS/4},
    	{ CM3,TT1/4},{ CM4,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM5,TTS/4},
    	{ CM4,TT1/4},{ CM5,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM6,TTS/4},
    	{ CM4,TT1/4},{ CM5,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CM6,TTS/4},
    	{ CM5,TT1/4},{ CM7,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CH1,TTS/4},
    	{ CM5,TT1/4},{ CM7,TT1/4},{ 0,TT1/4},{ CH1,TTS/4},{ 0,TTS/4},
    };

如何切换歌曲呢？可以每首歌都是不同的结构体数组，然后用判断语句切换歌曲。我选择把所有的歌都放在一个结构体数组内，记录歌曲的开头与结尾的位置，并且为每首歌都按顺序编号，所以我还需要一些变量：

//beep.c
    u8 BGM = 0;
    u8 BGM_LENGTH[6] = { 0,5,4,36,12,33};
    u8 BGM_change_flg = 0;
    u8 BGM_volum;

通过遍历BGM\_LENGTH的数组，就可以找到每一首歌的开头和结尾的坐标了。而BGM\_change\_flg可用于标记背景音乐有没有改变。

## 按键切换BGM ##

首先要修改定时器5的中断服务，来判断有没有换歌，如果没有，接着播放下一个音符；如果换了，遍历LENGTH数组来寻找新的数组的开头与结尾。  
  当歌曲播放完成以后，我通过把BGM\_change\_flg与old\_BGM清零，来实现这个需求：按下按键1可以播放音乐1，音乐1 播放完以后，再次按下按键1，仍然可以播放音乐1。

//beep.c
    //定时器5中断服务程序
    void TIM5_IRQHandler(void)   //TIM3中断
    { 
    	static u16 i = 0;
    	static u8 old_BGM = 0;
    	static u16 END = 0;
    	if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
    		{ 
    			TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update );  //清除TIMx更新中断标志 
    			if(old_BGM != BGM)//改变了BGM
    			{ 
    				u16 temp;
    				i = 0;
    				for(temp = 0;temp<BGM;temp++)//计算音乐的开头
    				{ 
    					i += BGM_LENGTH[temp];
    				}
    				END = i+BGM_LENGTH[temp];//计算音乐的开头
    				old_BGM = BGM;
    				BGM_change_flg = 0;//此处为1可以设为单曲循环。
    			}
    			if(i<END)
    			{ 
    				buzzerSound(AllBGM[i].mName,BGM_volum);
    				TIM_SetAutoreload(TIM5,AllBGM[i].mTime*10-1);
    				TIM_SetCounter(TIM5,0);
    				i++;
    			}
    			else
    			{ 
    				buzzerSound(0,BGM_volum);//停止。
    				if(BGM_change_flg)
    				{ 
    					BGM_change_flg = 0;
    					old_BGM = 0;
    				}
    			}
    		}
    }

主函数先写一段测试代码，按下不同的按键，可以切换不同的BGM。

//main.c
    int main(void)
    { 
    	BGM_volum = 6;//音量
    	TIM5_Int_Init(9,7199);   //上电先播放背景音乐
    	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)
    	{ 
    		key = KEY_Scan(0);
    		if(key)       //如果按下按键
    		{ 
    			BGM_change_flg = 1;
    			if(key == KEY1_PRES)//正确打中地鼠 加分，生成下一个地鼠
    			{ 
    				BGM = BAD_BGM;				
    			}	
    			else if(key == KEY2_PRES)
    			{ 
    				BGM = GOOD_BGM;
    			}
    			else if(key == KEY3_PRES)
    			{ 
    				BGM = BEGIN_BGM;
    			}
    			else if(key == KEY4_PRES)
    			{ 
    				BGM = LIFE_BGM;
    			}
    			else if(key == KEY5_PRES)
    			{ 
    				BGM = LEVEL_BGM;
    			}
    			else
    			{ 
    				BGM = 0;
    			}
    		}
    
    	}
    }

到目前为止，背景音乐功能都写好了，最起码，掌机可以实现点唱机的功能了。应付下本科生的毕设，应该是没问题了。

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