FireBeetle(ESP32)测试 HT513

HT513 是一款国产的D类单声道I2S 功放芯片。特别之处在于它支持通过 I2C 接口控制输出音量，因此可以在保证输出效果的情况下极大简化软件设计。

首先设计一个 HT513的功能板：

PCB设计如下：

焊接完成后，可以直接在面包板上使用。

这次测试DFRobot 的 FireBeetle 通过 I2S 接口发送音频数据给 HT513, 最终通过喇叭将音频播放出来：

HT513模块	FireBeetle	说明	说明	FireBeetle	HT513模块
GND	GND	地	数字电源	3V3	VCC33
SD#	N/A	接地关闭功放	地	GND	GND
SDA	IO21	I2C 数据	芯片错误	N/A	FAULT
SCL	IO22	I2C 时钟	模拟参考电压	N/A	BYPASS
MCK	IO0	I2S主时钟	功放负输出	N/A	LOUTN 接喇叭
BCLK	14	I2S串行时钟	地	GND	GND
DIN	18	I2S数据	功率电源	VCC	PVDD
LRCLK	15	帧时钟	功放正输出	N/A	LOUTP 接喇叭

测试使用 AudioTools 库（arduino-audio-tools-1.0.0）。特别注意： HT513 工作时需要 MCLK 信号，因此需要修改库文件 AudioConfig.h：

#define PWM_FREQENCY 30000
#define PIN_PWM_START 12
#define PIN_I2S_BCK 14
#define PIN_I2S_WS 15
#define PIN_I2S_DATA_IN 32
#define PIN_I2S_DATA_OUT 18
#define PIN_I2S_MCK 0
#define I2S_USE_APLL true
// Default Setting: The mute pin can be switched actovated by setting it to a gpio (e.g 23). Or you could drive the LED by assigning LED_BUILTIN
#define PIN_I2S_MUTE -1
#define SOFT_MUTE_VALUE 0
#define PIN_CS SS
#define PIN_ADC1 34

测试的代码是基于这个库自带的两个例程，一个是生成正弦波送至I2S接口（streams-generator-i2s），我们在这里测试评估 HT513音量调整的功能；另外一个是播放存储在 Flash 中的WAV文件（streams-memory_raw-i2）。在例子的寄存上增加对于 HT513初始化设定的代码。关键部分如下：

#define HT513_ADDR_L 0x6c
/**
   @brief  ht513写寄存器
   @param  addr 寄存器地址
   @param  val 要写的值
   @retval None
*/
void HT513_WriteOneByte(uint8_t addr, uint8_t val)
{
  Wire.beginTransmission(HT513_ADDR_L);
  Wire.write(addr);
  Wire.write(val);
  Wire.endTransmission(true);
}

/**
   @brief  ht513读寄存器
   @param  addr 寄存器地址
   @retval 读取到的寄存器值
*/
uint8_t HT513_ReadOneByte(uint8_t addr)
{
  uint8_t temp = 0;

  Wire.beginTransmission(HT513_ADDR_L);
  Wire.write(addr);
  Wire.endTransmission(true);

  Wire.requestFrom(HT513_ADDR_L, (uint8_t)1);
  temp = Wire.read();

  return temp;
}

在Setup() 中加入下面的代码：

Wire.begin(21,22); 
  //  设置 SD 为LOW
  HT513_WriteOneByte(0x12,0b11110000);
    // 设置数据格式为 I2S, 16Bits
  HT513_WriteOneByte(0x13, 0b00110000);
  // 调整音量
  HT513_WriteOneByte(0x16, 0b10100000);
    //  设置 SD 为LOW
  HT513_WriteOneByte(0x12,0b11110100);

其中的HT513_WriteOneByte(0x16, XX) 是调整音量的代码：

换句话说，有了上面的代码就可以完整的发挥出 HT513的功能了。

最终完整的代码streams-generator-i2sHT513.ino 如下：

#include <Wire.h>
#include "AudioTools.h"

AudioInfo info(44100, 1, 16);
SineWaveGenerator<int16_t> sineWave(32000);                // subclass of SoundGenerator with max amplitude of 32000
GeneratedSoundStream<int16_t> sound(sineWave);             // Stream generated from sine wave
I2SStream out;
StreamCopy copier(out, sound);                             // copies sound into i2s

#define HT513_ADDR_L 0x6c
/**
   @brief  ht513写寄存器
   @param  addr 寄存器地址
   @param  val 要写的值
   @retval None
*/
void HT513_WriteOneByte(uint8_t addr, uint8_t val)
{
  Wire.beginTransmission(HT513_ADDR_L);
  Wire.write(addr);
  Wire.write(val);
  int ack = Wire.endTransmission(true);
  Serial.print("Ack ");
  Serial.println(ack, HEX);
}

/**
   @brief  ht513读寄存器
   @param  addr 寄存器地址
   @retval 读取到的寄存器值
*/
uint8_t HT513_ReadOneByte(uint8_t addr)
{
  uint8_t temp = 0;

  Wire.beginTransmission(HT513_ADDR_L);
  Wire.write(addr);
  Wire.endTransmission(false);
  uint8_t bytesReceived = 0;
  bytesReceived = Wire.requestFrom(HT513_ADDR_L, (uint8_t)1, true);
  if (bytesReceived == 1) {
    temp = Wire.read();
  }
  else {
    Serial.println("Read Error ");
  }

  return temp;
}

// Arduino Setup
void setup(void) {
    Wire.begin(21,22);
  // Open Serial
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
  AudioLogger::instance().begin(Serial, AudioLogger::Info);

  // start I2S
  Serial.println("starting I2S...");
  auto config = out.defaultConfig(TX_MODE);
  config.copyFrom(info);
  out.begin(config);

  // Setup sine wave
  sineWave.begin(info, N_B4);
  Serial.println("started...");

  int nDevices;
  byte error, address;
  Serial.println("Scanning...");
  nDevices = 0;
  for( address = 1; address < 127; address++ ) {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
    if (error == 0) {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address<16) {
        Serial.print("0");
      }
      Serial.println(address,HEX);
      nDevices++;
    }
    else if (error==4) {
      Serial.print("Unknow error at address 0x");
      if (address<16) {
        Serial.print("0");
      }
      Serial.println(address,HEX);
    }    
  }
  if (nDevices == 0) {
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  }
  else {
    Serial.println("done\n");
  }
  
  //  设置 SD 为LOW
  HT513_WriteOneByte(0x12, 0b11110000);

  // 设置数据格式为 I2S, 16Bits
  HT513_WriteOneByte(0x13, 0b00110000);

  // 调整音量
  HT513_WriteOneByte(0x16, 0b01111111);
  
  //  设置 SD 为HIGH
  HT513_WriteOneByte(0x12, 0b11110100);
  uint8_t Value = HT513_ReadOneByte(0x12);
  Serial.println("++++++++++++++++");
  Serial.println(Value, HEX);

}

// Arduino loop - copy sound to out
void loop() {
  copier.copy();
}

本文提到的HT513 测试板电路图和 PCB:

ht513demo 下载

工作的视频在：