项目介绍

本次参加硬禾推出全新RP2350B核心开发板，芯片主控是RP2350B，相对于PR2040在资源和引脚都有很大的提升。本次采用STEP_RP2350B核心板+扩展底板完成一个音乐播放器设计。

硬件介绍

STEP_RP2350B核心板采用DIP40封装，支持小脚丫FPGA外设扩展板的大部分功能，板上有10颗单色LED、2颗三色彩灯、4个按键、4个开关、2个数码管以及一个姿态传感器，并有SWD调试端口，采用蛇形排孔，方便在无焊接的情况下进行扩展。

核心板板载资源

板载8颗单色LED

2个三色LED，

使用了两颗74HC595实现2个7段数码管显示

使用个一个ADC实现4个拨码开关，4个轻触按键的判断。

扩展底板板载资源

扩展底板的资源非常丰富

1.简易波形发生器：通过R-2R阶梯网络生成0-2MHz的任意波形。

2.板上有一颗SPI接口的串行ADC，可以采集电位计上的电压，通过旋转电位计，可以观察采集到的电压值的变化；

3.温度传感器：板载DS18B20单总线采集温度传感器；

4.屏幕交互：板上采用了一块128*32分辨率的OLED作为信息显示。

5.音频输出：上板载使用三极管驱动的蜂鸣器，可以通过PWM来实现声音的输出，比如播放音乐、声音报警等；

6.通信交互：板载USB-UART芯片CH340C，能够实现FPGA和上位机PC的通信；

方案框图

本期我通过以上的硬件实现一个简易音乐播放器功能

任务要求：

1. 通过PWM产生不同的音调，并驱动板上蜂鸣器将音调输出
2. 能够播放三首不同的曲子，可以切换播放
3. 曲子的切换使用核心板上的按键，需要有按键消抖的功能
4. 播放的曲子的名字在OLED屏幕上显示出来（汉字显示）

因此接下来我在软件层面需要驱动蜂鸣器，ADC按键识别，OLED屏幕驱动。

设计思路

得到任务之后，首先从驱动开始。

我们先要完成的是硬件的驱动，本次任务有三个功能，

• ADC读取实现按键功能
• PWM引脚输出实现蜂鸣器播放功能
• SPI协议实现OLED屏幕显示功能
• 通过状态机实现不同音乐的切换

因此我们要学习RP2350如何实现ADC的电压读取，PWM音乐的播放，OLED屏幕的显示，中文字符的取模

关键代码说明

通过ADC读取引脚上的电压，根据原理图电阻的配置，按下不同的按键输出不同的电压值，从而判断哪个按键按下

adc = analogio.AnalogIn(board.GP47)

def get_voltage(raw):
    return (raw * 3.3) / 65535
def get_button(voltage):

    if 2.75 < voltage < 2.85:
        return 1
    elif 2.60 < voltage < 2.70:
        return 2
    elif 2.20 < voltage < 2.40:
        return 3
    elif 1.40 < voltage < 1.60:
        return 4
    else:
     return 0

OLED采用软件SPI模拟实现，通过引入adafruit_ssd1306 库实现oled的配置

from adafruit_ssd1306 import SSD1306_SPI

代码主要包括配置引脚模式，配置引脚号，再进行初始化

class SoftSPI:
    def __init__(self, sck, mosi, miso=None):
        self.sck = digitalio.DigitalInOut(sck)
        self.mosi = digitalio.DigitalInOut(mosi)
        self.sck.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
        self.mosi.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
        self._locked = False

    def configure(self, **kwargs):
        return self

    def try_lock(self):
        if not self._locked:
            self._locked = True
            return True
        return False

    def unlock(self):
        self._locked = False

    def write(self, buffer):
        for byte in buffer:
            for i in [7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]:  # MSB first
                self.sck.value = False
                self.mosi.value = (byte >> i) & 0x01
                self.sck.value = True

# 初始化OLED引脚
dc_pin = digitalio.DigitalInOut(board.GP42)
reset_pin = digitalio.DigitalInOut(board.GP43)
cs_pin = digitalio.DigitalInOut(board.GP41)

# 创建软件SPI对象
spi = SoftSPI(board.GP45, board.GP44)  # sck, mosi

# 初始化OLED屏幕
oled = SSD1306_SPI(
    width=128,
    height=32,
    spi=spi,
    dc=dc_pin,
    reset=reset_pin,
    cs=cs_pin
)

PWM音乐播放实现音乐中不同的频率实现不同的音调

# === 蜂鸣器 ===
buzzer = pwmio.PWMOut(board.GP20, duty_cycle=0, frequency=440, variable_frequency=True)

def start_note(freq):
    buzzer.frequency = freq
    buzzer.duty_cycle = 0x8000

def stop_note():
    buzzer.duty_cycle = 0

软件流程

本次代码是在 CircuitPython 框架下开发上，使用开发板， 使用蜂鸣器播放音乐，通过按钮实现音频的切换和状态，并通过OLED 屏幕显示状态音乐名称。

初始化阶段

1. 初始化 OLED 显示屏，通过自定义汉字字模显示“音乐播放器”欢迎界面。
2. 初始化 ADC 用于电压读取、按键识别。
3. 初始化 PWM 蜂鸣器用于发声。
4. 软件 SPI 驱动 OLED。

主循环逻辑（事件轮询）

1. 不断读取 ADC 电压，通过预设电压范围判断按键类型：
2. 1. 按钮1：上一首
   2. 按钮2：下一首
   3. 按钮3：播放 / 暂停
   4. 按钮4：停止播放
2. 根据按钮动作，切换当前曲目、更新 OLED 显示、播放状态控制。

音乐播放机制

1. 非阻塞式播放：记录每个音符的开始时间、持续时间，在主循环中轮询判断是否应进入下一个音符。
2. 使用 buzzer.frequency 控制频率，用 duty_cycle 控制响度，播放对应旋律。
3. 支持暂停、恢复、停止播放。

OLED 显示逻辑

1. 在切歌、暂停、播放、停止等操作后，根据状态刷新显示内容。
2. 使用 16x16 汉字点阵字模进行中文渲染

启动后：显示“音乐播放器”。

按下按钮：

• 按钮1：切换到上一首，立即开始播放。
• 按钮2：切换到下一首，立即开始播放。
• 按钮3：
• • 若未播放，则开始播放当前曲目；
  • 若播放中，则暂停；
  • 若暂停中，则恢复播放。
• 按钮4：停止播放。

播放中：音符依次按节奏播放，OLED 保持当前歌曲名显示。

暂停时：OLED 显示“暂停”，蜂鸣器静音。

停止时：OLED 显示“停止”，播放进度清零。

实物功能展示图及说明

软件运行后显示当前任务的标题，并开始检测按键是否按下。

当点击第二个按键表示下一曲，开始播放第一首歌。

点击第一个按键可实现上一首音频的播放

通过第三个按键可实现音乐当前播放进度的暂停，再次点击可从暂定的地方继续播放。

对本次活动的心得体会

本次活动使用了 PR2350 核心板与配套底板，使用Python实现简易的音乐播放器功能，本次的新品非常值得学习，本次活动虽然完成了任务，但期间还有很多外设和功能没有学习，今后会在这款板子上继续开发，实现数码管驱动，波形显示，数据采集等功能，感谢电子森林提供的硬件平台与技术支持，使我们在实践中收获颇丰。