[應用] 在 ESP32 Audio 開發板的 VoIP 範例

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開發板介紹

        安信可公司(Ai-Thinker)基於 ESP32 晶片推出一塊具有語音功能的 ESP32 Audio Kit 開發板，簡稱 ESP32-A1S，它與原廠的 ESP32 Lyrat 開發板都使用同一套 ESP-ADF SDK 軟體，但是開發板的電路有些差異，底層的驅動程式需要替換才能順利開發。

        首先，最大的差異在 ESP32-A1S 語音編碼晶片採用 AC101，不過晶片被封裝在 ESP32 模組上，所以我們在開發板上面看不到這顆晶片，然而 ESP32 Lyrat 板採用 ES8388 晶片，因此在 ESP-ADF 中語音編碼的驅動程式需要更替。另外，其他不一樣的地方都在 GPIO 接腳的連接上，整理後，如下表所示，我們需要調整 ADF 底層的 HAL 和 Board 的配置，SDK 才能正常使用。

表一：ESP32-Lyrat 與 Audio Kit 開發板的差異

        第一步，下載 ESP-ADF。在 VS Code 開發環境下[1]，按 F1 後，選取 "Install ESP-ADF"，VS Code 會自動從 GitHub 下載，並安裝 ADF 開發套件。如果是使用 ESP32-Lyrat 板子，可以直接跳到第四步，創建範例開始開發了。使用 ESP32-A1S 板子前，需要調整一下底層代碼，接續前面動作，我們從 GitHub 下載 A1S 的驅動程式，ESP32-A1S-AudioKit 程式碼，其目錄結構與 ADF 一樣，方便我們相互比對兩者差異。

        第二步，到 \esp-adf\components\audio_hal\driver 目錄下，將下載 A1S 裡的 AC101 驅動程式放進來。接著，要將 ac101 目錄和 ac101.c 加到 CMakeLists.txt 文件，同樣也要加到 component.mk 文件裡，這樣編譯過程就會把 AC101 驅動程式加進來編譯了。

        第三步，我們再到 \esp-adf\components\audio_board\lyrat_v4_3 目錄下(因為我們沒想要在 menuconfig 裡新增 A1S 配置，打算借用 lyrat 原配置)，將 board.c、board.h、board_def.h、board_pins_config.c 更換成 A1S 的，其中 board_def.h 裡面是 GPIO 腳位的對應，請比對上面圖表的對應，修改成正確的 IO 編號。在 INPUT_KEY 結構中定義按鈕的型態，分 BUTTON 和 TOUCH，我們在未來使用一些範例時要改為 BUTTON (對於 A1S 而言)，因為可能之後使用 VoIP 範例時會遇上問題。 

        第四步，我們要驗證上面更換的動作無誤，從 ADF 裡創建一個範例來驗證驅動程式能運作。按 F1 後，選取 "Show Examples Projects"，找 play_mp3_control 這個範例來試試看。編譯並燒錄後，我們從耳機孔能聽到音樂的話，代表驅動程式更換成功。開發板上的 Key2~Key6 按鈕對應的功能分別為 Mode、Set、Play、Vol+、Vol-，我們也可以檢驗按鈕功能是否正常，代表 GPIO 腳位對應正確了。

範例 VoIP

        在 ESP-ADF 提供了 VoIP 範例程式碼，按 F1 後，選取 "Show Examples Projects"，找到 VoIP 這個範例後並創建目錄。VS Code 載入這個範例後，我們先打開 menuconfig 配置，如下圖所示，設定欲連線 WiFi AP 的名稱與密碼，Audio_HAL 選定 "Lyrate 4.3"，前段我們說過借用這個配置， 底層的驅動程式已經被更換了。

        接下來，SIP URI 設定開發板的 SIP 帳號將會註冊到哪一個服務器上，註冊成哪個分機與註冊的密碼。這裡的SIP URI 格式為  transport://user:password@serverIP:port，transport 指的是 SIP 連線方式是 UDP 或 TCP，user:password 指的是註冊的分機號和密碼，serverIP 指的是欲註冊的服務器 IP 位址，port 指的是服務器上監聽 SIP 的端口。我在這邊設定 udp://1002:1234@192.168.1.205:5060，代表 SIP 通訊協定採用 UDP 連線方式，監聽端口為 5060，註冊到服務器 192.168.1.205 上面的分機 1002，註冊密碼為 1234。

圖一：menuconfig 配置

        當我們設定 menuconfig 配置後，可以首次編譯，看看是否成功。如果成功，燒錄 .bin 到板子上。另外，第一次載入 VoIP 這個範例時，還要燒錄一個音檔(audio-esp.bin)到板子上，這個音檔的內容主要是鈴聲、服務器連接的提示音....等，VoIP 應用程式會撥放這個音檔裡的內容，至於燒錄的指令，請參考 README.md。

        在 VoIP 這個應用，開發板上的 Key1~Key6 按鈕對應的功能分別為 Mute、Mode、Set、Play、Vol+ 和 Vol-，不過 Mute 按鍵的功能似乎在 A1S 板並不成功。Mode 鍵是掛斷或取消，Play 鍵是接聽或呼叫，Vol+ 和 Vol- 就是音量鍵。圖二說明 Play 按鍵可當接聽或撥號，目前程式碼設定的撥號分機號為 101，這個部分可以自行修改調整。

圖二：Play 按鍵的功能代碼

        最後，我們需要準備一個 SIP PBX 服務器和另一個手機 SIP app，這樣才能完成 VoIP 的系統測試。服務器可以選擇安裝 FreeSwitch 或 Asterisk (這裡我安裝的是 FreeSwitch 1.8.7)，在手機安裝一個 Linphone APP，並註冊到服務器上。從 Linphone 撥打 1002，ESP-A1S 板子會聽到鈴聲，按下 Key4 (Play) 接聽，VoIP 通訊雙向就連通了。

影片：在 ESP32 Audio 開發板的 VoIP 連線


參考資料

位置： 807台灣高雄市三民區

留言

gwansyan說…
SIP PBX 服務器 是安裝在筆電嗎?
2021年11月26日 下午8:52
gwansyan說…
編繹後產生的錯，請指導

implicit declaration of function 'INPUT_KEY_DEFAULT_INFO'; did you mean 'ETH_PHY_DEFAULT_CONFIG'? [-Werror=implicit-function-declaration]

'INPUT_KEY_NUM' undeclared (first use in this function)

passing argument 3 of 'input_key_service_add_key' makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]
2021年11月26日 下午8:55
漢亞科技說…
It's Key_Pad ..... 'INPUT_KEY_NUM' is defined in "board_def.h" under \esp\esp-adf\components\audio_board\
2021年11月26日 下午9:05
漢亞科技說…
SIP PBX 服務器 是安裝在筆電嗎? Yes, softswitch..... such as FreeSwitch.
2021年11月26日 下午9:06
匿名說…
in vscode monitoring show
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
REGISTER sip:604@192.168.43.202:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.43.96:15849;branch=z9hG4bK-773438890;rport
From: ;tag=-1505150429
To:
Contact:
Max-Forwards: 70
Call-ID: 696A5897BE7245B4A0080AB89470A451884FF94558ED
CSeq: 7 REGISTER
Expires: 3600
User-Agent: ESP32 SIP/2.0
Content-Length: 0
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, UPDATE, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
Supported: replaces, norefersub, extended-refer, timer, X-cisco-serviceuri
Allow-Events: presence, kpml


I (43977) SIP: [1970-01-01/00:00:21]=======================>>
I (43997) SIP: [1970-01-01/00:00:21]<<=====READ 0591 bytes==
I (43997) SIP:

SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.43.96:15849;branch=z9hG4bK-773438890;rport=15849
From: ;tag=-1505150429
To: ;tag=9Kr5SpvFUt6Zp
Call-ID: 696A5897BE7245B4A0080AB89470A451884FF94558ED
CSeq: 7 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, INFO, UPDATE, REGISTER, REFER, NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, path, replaces
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.43.202", nonce="8cbf35bf-61b8-4557-a086-dd49f2926a1e", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0


I (44047) SIP: [1970-01-01/00:00:21]<<======================
I (44047) SIP: Required authentication
I (44057) SIP: [1970-01-01/00:00:21]=======WRITE 0836 bytes>>
I (44057) SIP:

REGISTER sip:604@192.168.43.202:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.43.96:15849;branch=z9hG4bK-216679480;rport
From: ;tag=-747012202
To:
Contact:
Max-Forwards: 70
Call-ID: 696A5897BE7245B4A0080AB89470A451884FF94558ED
CSeq: 8 REGISTER
Expires: 3600
User-Agent: ESP32 SIP/2.0
Content-Length: 0
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, UPDATE, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
Supported: replaces, norefersub, extended-refer, timer, X-cisco-serviceuri
Allow-Events: presence, kpml
Authorization: Digest username="604", realm="192.168.43.202", nonce="8cbf35bf-61b8-4557-a086-dd49f2926a1e", uri="sip:192.168.43.202:5060", response="5bd697163c9f6d63490021e2c0a37280", algorithm=MD5, nc=00000001, cnonce="72229f753174d8a3", qop="auth"


I (44137) SIP: [1970-01-01/00:00:21]=======================>>
I (44197) SIP: [1970-01-01/00:00:21]<<=====READ 0465 bytes==
I (44197) SIP:

SIP/2.0 403 Forbidden
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.43.96:15849;branch=z9hG4bK-216679480;rport=15849
From: ;tag=-747012202
To: ;tag=aXHyUHDKr3vjj
Call-ID: 696A5897BE7245B4A0080AB89470A451884FF94558ED
CSeq: 8 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, INFO, UPDATE, REGISTER, REFER, NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, path, replaces
Content-Length: 0


I (44237) SIP: [1970-01-01/00:00:21]<<======================
E (44247) SIP: Error register device
W (44247) SIP: CHANGE STATE FROM 1, TO 0, :func: sip_register:1682
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

in freswitch :
sofia_reg.c:1806 SIP auth failure (REGISTER) on sofia profile 'internal' for [604@192.168.43.202] from ip 192.168.43.96
2021年11月30日 上午10:26
漢亞科技說…
Authorization: Digest username="604" <---- did you create ext 604 in freeswitch?
In freeswitch, default ext 1000 ~ 1009, password is 1234. You study freeswitch config in vars.xml, take a look at the "directory" folder.....
2021年11月30日 上午11:12
匿名說…
yes, registering 604,
other using softphone 600 and 601 work weel using microsip and zoiper,
or problem in ESP-adf voip example?
2021年11月30日 下午3:07
匿名說…
hi bro, how to solved! i install vscode after select esp-idf 3.3 get it :
[Error: non zero exit code 2 usage: idf.py [-h] [-p PORT] [-b BAUD] [-C PROJECT_DIR] [-B BUILD_DIR] [-G {Ninja,MinGW Makefiles}] [-n] [-v] [-D DEFINE_CACHE_ENTRY [DEFINE_CACHE_ENTRY ...]] [--no-ccache] {all,build,clean,fullclean,reconfigure,menuconfig,defconfig,confserver,size,size-components,size-files,bootloader,bootloader-clean,bootloader-flash,app,app-flash,efuse_common_table,efuse_custom_table,show_efuse_table,partition_table,partition_table-flash,flash,erase_flash,monitor,erase_otadata,read_otadata} [{all,build,clean,fullclean,reconfigure,menuconfig,defconfig,confserver,size,size-components,size-files,bootloader,bootloader-clean,bootloader-flash,app,app-flash,efuse_common_table,efuse_custom_table,show_efuse_table,partition_table,partition_table-flash,flash,erase_flash,monitor,erase_otadata,read_otadata} ...] idf.py: error: argument actions: invalid choice: 'set-target' (choose from 'all', 'build', 'clean', 'fullclean...
2021年12月1日 上午9:16
漢亞科技說…
Sorry, I have no idea. You may contact ESP-idf/adf support.
2021年12月1日 上午11:13
匿名說…
Work well now. but just microphone not work.
i am using esp32 v2.3 (e8388 audio chip)
我用 ESP_ADF 的 voip 例子烧掉了它。 SIP连接可以拨打电话，拨打电话时耳机有声音。 但 ESP 板上的麦克风不工作。

whats is wrong? mic not work but headphone sounding voice
2021年12月2日 下午4:07
gwansyan說…
編繹後產生的錯，請指導

implicit declaration of function 'INPUT_KEY_DEFAULT_INFO'; did you mean 'ETH_PHY_DEFAULT_CONFIG'? [-Werror=implicit-function-declaration]

'INPUT_KEY_NUM' undeclared (first use in this function)

passing argument 3 of 'input_key_service_add_key' makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]


------------
在下面資料夾,按鍵定義如下，但編譯結果還是如上所述。



D:\Espressif\.espressif\esp-adf\components\audio_board\lyrat_v4_3

/*
* @Author: your name
* @Date: 2020-01-26 10:13:06
* @LastEditTime : 2020-01-28 19:24:42
* @LastEditors : Please set LastEditors
* @Description: In User Settings Edit
* @FilePath: \esp-adf\components\audio_board\aithinker\board_def.h
*/
/*
* ESPRESSIF MIT License
*
* Copyright (c) 2019
*
* Permission is hereby granted for use on all ESPRESSIF SYSTEMS products, in which case,
* it is free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated
* documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including
* without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
* and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished
* to do so, subject to the following conditions:
*
* The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or
* substantial portions of the Software.
*
* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
* IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
* FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
* COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
* IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
* CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
*
*/

#ifndef _AUDIO_BOARD_DEFINITION_H_
#define _AUDIO_BOARD_DEFINITION_H_

/* SD card related */
#define SD_CARD_INTR_GPIO GPIO_NUM_34
#define SD_CARD_INTR_SEL GPIO_SEL_34
#define SD_CARD_OPEN_FILE_NUM_MAX 5

#define HEADPHONE_DETECT GPIO_NUM_5
#define PA_ENABLE_GPIO GPIO_NUM_21

#define GREEN_LED_GPIO GPIO_NUM_22
#define BLUE_LED_GPIO GPIO_NUM_19

#define BUTTON_REC_ID GPIO_NUM_36
#define BUTTON_MODE_ID GPIO_NUM_13

/* Touch pad related */
#define TOUCH_SEL_SET GPIO_SEL_19
#define TOUCH_SEL_PLAY GPIO_SEL_23
#define TOUCH_SEL_VOLUP GPIO_SEL_18
#define TOUCH_SEL_VOLDWN GPIO_SEL_5

#define TOUCH_SET GPIO_NUM_19
#define TOUCH_PLAY GPIO_NUM_23
#define TOUCH_VOLUP GPIO_NUM_18
#define TOUCH_VOLDWN GPIO_NUM_5

extern audio_hal_func_t AUDIO_CODEC_AC101_CODEC_HANDLE;

#define AUDIO_CODEC_DEFAULT_CONFIG() { \
.adc_input = AUDIO_HAL_ADC_INPUT_LINE1, \
.dac_output = AUDIO_HAL_DAC_OUTPUT_ALL, \
.codec_mode = AUDIO_HAL_CODEC_MODE_BOTH, \
.i2s_iface = { \
.mode = AUDIO_HAL_MODE_SLAVE, \
.fmt = AUDIO_HAL_I2S_NORMAL, \
.samples = AUDIO_HAL_48K_SAMPLES, \
.bits = AUDIO_HAL_BIT_LENGTH_16BITS, \
}, \
};

#endif
2022年5月20日 上午11:41
漢亞科技說…
將原本在 lyrat_v4_3 board_def.h 的定義搬到 aithinker 裡面，先讓編譯能夠通過。

#define INPUT_KEY_NUM 6
#define INPUT_KEY_DEFAULT_INFO() { \
{ \
.type = PERIPH_ID_BUTTON, \
.user_id = INPUT_KEY_USER_ID_REC, \
.act_id = BUTTON_REC_ID, \
}, \
2022年5月20日 下午12:08
gwansyan說…
將原本在 lyrat_v4_3 board_def.h 的定義搬到 aithinker 裡面，先讓編譯能夠通過。

#define INPUT_KEY_NUM 6
#define INPUT_KEY_DEFAULT_INFO() { \
{ \
.type = PERIPH_ID_BUTTON, \
.user_id = INPUT_KEY_USER_ID_REC, \
.act_id = BUTTON_REC_ID, \
}, \

編繹後產生的錯，請指導

../main/voip_app.c: In function 'app_main':
../main/voip_app.c:413:58: error: 'fINPUT_KEY_NUM' undeclared (first use in this function); did you mean 'INPUT_KEY_NUM'?
input_key_service_add_key(input_ser, input_key_info, fINPUT_KEY_NUM);
^~~~~~~~~~~~~~
INPUT_KEY_NUM
../main/voip_app.c:413:58: note: each undeclared identifier is reported only once
for each function it appears in
ninja: build stopped: subcommand failed.
終端機處理序 "C:\Windows\System32\WindowsPowerShell\v1.0\powershell.exe -Command ninja " 已終止。結束代碼: 1。

在下面資料夾,按鍵定義如下。

D:\Espressif\.espressif\esp-adf\components\audio_board\lyrat_v4_3

* documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including
* without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
* and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished
* to do so, subject to the following conditions:
*
* The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or
* substantial portions of the Software.
*
* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
* IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
* FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
* COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
* IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
* CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
*
*/

#ifndef _AUDIO_BOARD_DEFINITION_H_
#define _AUDIO_BOARD_DEFINITION_H_

/* SD card related */
#define SD_CARD_INTR_GPIO GPIO_NUM_34
#define SD_CARD_INTR_SEL GPIO_SEL_34
#define SD_CARD_OPEN_FILE_NUM_MAX 5

#define HEADPHONE_DETECT GPIO_NUM_5
#define PA_ENABLE_GPIO GPIO_NUM_21

#define GREEN_LED_GPIO GPIO_NUM_22
#define BLUE_LED_GPIO GPIO_NUM_19

#define BUTTON_REC_ID GPIO_NUM_36
#define BUTTON_MODE_ID GPIO_NUM_13

/* Touch pad related */
#define TOUCH_SEL_SET GPIO_SEL_19
#define TOUCH_SEL_PLAY GPIO_SEL_23
#define TOUCH_SEL_VOLUP GPIO_SEL_18
#define TOUCH_SEL_VOLDWN GPIO_SEL_5

#define TOUCH_SET GPIO_NUM_19
#define TOUCH_PLAY GPIO_NUM_23
#define TOUCH_VOLUP GPIO_NUM_18
#define TOUCH_VOLDWN GPIO_NUM_5

#define INPUT_KEY_NUM 6
#define INPUT_KEY_DEFAULT_INFO() { \
{ \
.type = PERIPH_ID_BUTTON, \
.user_id = INPUT_KEY_USER_ID_REC, \
.act_id = BUTTON_REC_ID, \
}, \
};
extern audio_hal_func_t AUDIO_CODEC_AC101_CODEC_HANDLE;

#define AUDIO_CODEC_DEFAULT_CONFIG() { \
.adc_input = AUDIO_HAL_ADC_INPUT_LINE1, \
.dac_output = AUDIO_HAL_DAC_OUTPUT_ALL, \
.codec_mode = AUDIO_HAL_CODEC_MODE_BOTH, \
.i2s_iface = { \
.mode = AUDIO_HAL_MODE_SLAVE, \
.fmt = AUDIO_HAL_I2S_NORMAL, \
.samples = AUDIO_HAL_48K_SAMPLES, \
.bits = AUDIO_HAL_BIT_LENGTH_16BITS, \
}, \
};

#endif
2022年5月20日 下午4:45
漢亞科技說…
前一個留言，因為篇幅過多，我省略的部分定義內容。
找一找原本在 lyrat_v4_3 board_def.h 的定義，然後搬到 aithinker 裡面，讓編譯能夠通過
2022年5月21日 上午8:03
gwansyan說…
你好，
1。修改board_def.h內的按鍵定義後，編譯成功，謝謝。
2。透過UART燒錄.bin韌體，com埠是內定com3嗎?
3。第一次使用voip項目，必須燒錄音檔，但終端機出現以下訊息"[Errno 2] No such file or directory"，請指導：
PS D:\adf-voip\voip> python $ADF_PATH/esp-idf/components/esptool_py/esptool/esptool.py --chip esp32 --port /dev/ttyUSB0 --baud 921600 --before default_reset --after hard_reset write_flash -z --flash_mode dio --flash_freq 40m --flash_size detect 0x210000 ./tools/audio-esp.bin

D:\Espressif\.espressif\tools\idf-python\3.8.7\python.exe: can't open file '/esp-idf/components/esptool_py/esptool/esptool.py': [Errno 2] No such file or directory
2022年5月22日 下午3:10
漢亞科技說…
COM port 不是內定 com3，要看你接到電腦上哪個USB孔上，com數字會不同的。
第一次使用必須燒錄音檔(就是鈴聲)，請參考影片，細節需要看一看 README.md。
2022年5月23日 上午6:57
gwansyan說…
你好：
目前無法燒錄音檔(就是鈴聲)，以下訊息顯示沒有此檔案或資料夾。我查詢資料夾是存在的，請指導，謝謝

D:\Espressif\.espressif\tools\idf-python\3.8.7\python.exe: can't open file '/esp-idf/components/esptool_py/esptool/esptool.py': [Errno 2] No such file or directory
2022年5月23日 上午8:17
JOJU說…
Hello, when I try to build play_mp3_control code after doing all steps above , An error occurred after compilation, please guide


error: 'GPIO_SEL_23' undeclared (first use in this function); did you mean 'GPIO_NUM_23'?
55 | #define TOUCH_SEL_PLAY GPIO_SEL_23
| ^~~~~~~~~~~

error: 'GPIO_SEL_18' undeclared (first use in this function); did you mean 'GPIO_NUM_18'?
56 | #define TOUCH_SEL_VOLUP GPIO_SEL_18

error: 'I2S_NUM_MAX' undeclared (first use in this
function); did you mean 'I2C_NUM_MAX'?
93 | if (i2s_num >= I2S_NUM_MAX)
| ^~~~~~~~~~~
| I2C_NUM_MAX

error: 'PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U' undeclared (first
use in this function)
107 | PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0_CLK_OUT1);

error: 'FUNC_GPIO0_CLK_OUT1' undeclared (first use in this function)
107 | PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0_CLK_OUT1);


error: 'PIN_CTRL' undeclared (first use in this function)
108 | WRITE_PERI_REG(PIN_CTRL, 0xFFF0);
| ^~~~~~~~
| ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~

2023年6月22日 下午2:14
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前言         本文的實驗過程是以樹莓派 3B+ 為主，Python是樹莓派板子上的操作系統所提供的程式語言，並且板子上的I/O介面控制官方建議用Python語法開發。因此，在樹莓派上寫程式的第一首選當然是Python，我們可以使用系統上內建的 Python 3 IDLE 或 Thonny Python IDE 的整合開發套件。雖然它是推薦的語法，不過樹莓派系統也可以使用 C/C++ 語言來開發程式，而且也內建一套IDE套件。底下就用簡單的程式碼來試試看這些開發套件。 C/C++開發         樹莓派官方的系統提供一套IDE軟體開發套件，稱為 Geany 。它可以編輯C/C++/Java/Python...等語法，並且編譯組建成執行檔，在樹莓派這樣的操作環境下，這已經算不錯的官方IDE套件了。         首先，打開Geany之後，先在工具列上選擇"專案"，並創建一個新專案。舉例來說，我想要測試C++輸出功能，於是創建一個名為TestCpp的專案。接下來，在工具列上選擇"檔案"，並創建一個"開新檔案"，它會讓我們選個範本，此時選Main.cxx。系統幫我們在專案目錄下建立一個C++檔案，有main function的範本，如下圖一所示。         第二步，在這個檔案裡開始寫些簡單的code，寫個Hello World吧！順便編譯與組建一下，看看有沒有成功。不過，我的專業裏頭總不能只有一個Main檔案走遍天下吧？還是需要有些其他檔案來組建。新增一個加法函數的檔案，名為myadd.cxx，存放在專案的目錄下，這時就可以從main函數調用這個外部加法函數，試試看！一開始編譯，發現會產生編譯失敗，這是因為組建的命令沒設定妥當，預設的命令是編譯單一檔案，這會兒需要編譯一堆檔案，所以要調整命令，如圖二所示。再次編譯後，成功了，可以執行看看結果。 圖一：Geany IDE C++ 軟體開發環境 圖二：修改組建的命令 Python開發         樹莓派官方的系統內建兩套IDE軟體開發套件，一套稱為 Python 3 IDLE ，另一套為 Thonny Python 。我分別用print簡單的程式測試兩個IDE開發環境，如下圖三所示為Python
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[應用] STM32 DFU (Device Firmware Upgrade)

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DFU 說明         DFU (Device Firmware Upgrade) 顧名思義是升級晶片的韌體程式，這相當於嵌入式系統中的 bootloader 程式。一般來說，我們所開發設計的韌體程式會存放在晶片內建的 flash 或者外部的 flash、 NOR、NAND，而 DFU 程式就是為了更新放在那些 flash 裡的韌體。另外，更新的方式可以透過 RS-232、Ethernet、USB...等，從這些媒介收到更新的程式碼，再燒錄到所存放的對應位址。         對於 STM32 晶片來說，當電源啟動後，晶片第一執行的位址就是 0x8000000，所以我們把這一小段 DFU 程式安排在這個位址，此時 DFU 內部程式執行後，我們會設計成做個判斷「是否做韌體升級」，如果沒有的話，DFU 會將執行位址跳到 APP 定義的位址，如下圖所示。圖一中，APP 程式碼安排在 0x8003000 位址，這個位址可以自己定義，假如 DFU 程式碼比較大，勢必要將 APP 位址往後移，如果 DFU 程式碼較小，就可以將位址往前移。         如果判斷為更新韌體，這時 DFU 要啟動輸入媒介(RS-232、Ethernet、USB)的驅動，同時也要啟動寫入 flash 的驅動。將收到的韌體程式碼，逐步寫入 flash 裡面。接下來本文的例子是以 STM32 USB 的更新方式來說明，STM32 網站有提供 DFU USB 的範例程式。 圖一：STM 內部記憶體配置 位址安排         當我們用 KEIL IDE 開發環境編譯時，需要先配置程式碼儲存的地方，圖二和圖三分別是 DFU 和 APP 程式碼定義的位址，DFU 放置在 0x8000000，大小為 0x3000 ，然後 APP 程式碼則要放在 0x8003000 ，這就是程式碼配置的關鍵步驟。         此外，還要留意一點，由於 APP 程式碼起始位址已經偏移了，它的中斷向量表 Vector 位址也已經偏移了，所以我們必須要 APP 程式裡把新的中斷向量表做重新的 map，指向新位址。請參考底下這個函數                             NVIC_SetVectorTable ( NVIC_VectTab_FLASH, 0x3000 ); 圖二：設置 DFU 的
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[筆記] Visual Studio 遠端偵錯的設定步驟

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        通常我們用微軟Visual Studio IDE開發程式並且在本機上運行與除錯，但隨著開發系統越來越複雜，程式運行在某台服務器上而不是自己的機器，這時候需要進行遠端程式的除錯，架構如下圖一所示。自己的主機要安裝微軟的Visual Studio 2017 IDE，待測的機器上面要有Remote Debugger工具，雙方透過網路的連線進行除錯。 圖一：遠端除錯與待測機器 [步驟]： 1) 在自己主機上的Visual Studio目錄下面找Remote Debugger這個工具目錄，然後把Remote Debugger工具複製到待測機器上。 2) 程式的除錯屬性要設定正確，屬性頁的遠端Windows偵測工具，如下圖二所示。我們必須設定遠端命令 、 工作目錄 、 遠端機器IP 、連接是否驗證...等等，連線的權限要配合遠端機器的設定。 3) 在遠端機器上的Remote Debugger目錄，開啟 msvsmon.exe，這時只要到工具選單設定連線的權限，如下圖三所示。圖中是設為無權限的方式，不需要驗證使用者。 4) 在VS IDE環境運行遠端Windows偵錯工具，如果發現遠端機器上出現錯誤，錯誤的原因是缺少某些 dll 檔案，如：msvcp140D.dll 、ucrtbased.dll... 。我們在本地主機上找找看這些缺少的檔案，應該能找到，然後再複製到遠端機器的 \Windows\System32 目錄底下。 5) 最後，編譯我們的程式後，要再把exe 、 pdb檔案複製到遠端機器的工作目錄上。接著，運行我們的程式遠端 debug，這樣就可以一步步看著遠端機器上的程式怎麼執行了。 C++遠程偵錯 圖二：C++程式的遠端屬性設定 圖三：遠端機器的連線權限設定 C#遠程偵錯 圖四：C# 程式的遠端偵錯設定
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[模組] 無線資料傳輸：nRF905 和 nRF24L01 (以 Arduino 為控制器)

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# [模組] LoRa 模組範例測試通訊距離 # [模組] LoRa - Arduino MKRWAN 1300 通訊模組 模組說明          過去挪威公司 Nordic 開發兩款無線通訊傳輸模組，一種用在中低頻段 (433/868/915 MHz)，稱為 nRF905 ；另一種用在高頻段 (2.4 GHz)，稱為  n RF24L01 。以 RF 特性來看這兩款模組，低頻傳輸距離較高頻遠，低頻訊號具有繞射特性，高頻訊號穿透性較差，不過高頻的資料傳輸率比較高，NRF24L01 傳輸率 > 250kbps，NRF905傳輸率 < 50kbps。因此，我們可以依據應用的需求，選擇適合的無線模組。        圖一所示為 Nordic 公司的 NRF 模組的內部方塊圖，圖右邊有 SPI 控制介面可以讀寫晶片內的暫存器，這些暫存器組算是晶片基頻的數位資料，已經被解調後的資料了。另外，控制接腳用來切換 TX/RX 模式，RF 模組的傳輸可視為 半雙工 方式，因為不可能同時發送又接收。圖左邊是天線，內有一機制是模式切換，就是技術文件裡說的 BurstTX 和 BurstRX。接收端，後面接一個 LNA 放大器，將接收下來的小訊號放大以便讓後端解調處理。發射端，接一個 PA 放大器，將調變訊號再增強以便發射出去，PA 增益越大，發射的距離越遠，但是以這模組上的 PA 放大功率有所限制，主因還是使用無線頻譜資源必須得遵守， 不可干擾其他設備 。 圖一：NRF 無線模組的內部方塊圖 資料傳輸測試         NRF 模組內部有兩大機制，一個是位址，一個是 CRC 檢測，必須位址正確了，加上 CRC 檢測無誤，這樣才算完整接收成功。為了驗證資料丟失率，我們用兩塊 Arduino 開發板和 NRF905 模組，當做資料乒乓傳輸測試，一邊當發射端，一邊當接收端。發射端送出資料後，接收端收到後必須再回傳，發射端確認回傳資料無誤後，紀錄一次正確傳輸，如果一段時間沒有收到，代表資料丟失，記錄一次失敗傳輸，發射端再重新傳輸一次。         底下影片紀錄雙邊通訊的情況，在短距離的範圍內 (< 1公尺)，發送一筆 4 bytes 長度的資料，接收端再回傳資料，當做 ACK，過程中還是有丟失資料的現象。測試代碼可參考 [2][3]。 影片：兩個 NRF90
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[應用] 藍芽 BLE client/server 架構：BLE remote controller

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實作目的         本文要實現一個藍芽 BLE client/server 的架構，以 Filogic 130A 開發板做為智慧音箱的 BLE server 端，另外 ESP32 的藍芽遙控器做為 BLE client 端，架構圖如下所示。在先前的文章 https://han-ya.blogspot.com/2022/04/smart-speaker-on-filogic-130a-kit.html  已經實現智慧音箱的功能，不只是聲控方式，我們還希望能再增加無線遙控的功能。然而， MT7933 晶片(Cortex-M33)本身有語音運算且具有藍芽連接的能力，所以採用 BLE 來達到這項目的。本文的最後一段，有影片呈現實現的結果。         架構中，做為 BLE server 的設備，就是等待其他周邊設備的連接請求，所以連線之前需要發出廣播與配對 (advertising) 的訊號到空中。另一方面，做為 BLE client 的設備，本身要進入掃描模式，查看空中有哪些 server 設備，然後再對特定的 server 提出連線的請求。等連線成功後，client 便可以取得 server 端的 GATT 各種屬性。 圖一：BLE client / server 架構圖 ESP32 client         在 Arduino IDE 開發環境中，ESP32 提供不少範例程式，其中打開範例 ESP32 BLE Arduino\BLE_client，這是一個 client 端的應用，它會開啟 scan 模式，掃描周圍能提供服務的藍芽設備，並將名稱顯示在 COM port 上，如下圖所示，這個範例能掃描到藍芽位址，設備名稱，以及服務的 UUID。一般來說，client 設備上會有顯示資訊，讓我們選擇連線哪一個藍芽設備，在 ESP32 BLE 模組就先用 COM port 充當顯示囉！ 圖二：BLE client 掃描設備的結果         如果 client 端要連線某一指定的設備，要先知道設備名稱，比如我們這個實驗打算連線的是 Filogic 130A 開發板，它廣播的名稱為 " BLE_SMTCN "，那 client 端的程式被我改寫成，只要一掃瞄到這個名稱後，便向這設備進行連線的請求。連線成功後，我們看到 COM por
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