はじめに
ここでは音声データをSDカードに保存したり読み出したりの検討を行います。
※このページで紹介する内容はあくまでも一例です。個別の作成のご相談ご質問はお答えできませんのでご了承下さい。このページと同じ内容についてのご質問についてはロボット掲示板にてお願いいたします。
※以下の情報は2007年12月現在のものです。ご注意ください。
※このページではC言語の基本的な部分を理解している方向けに書いてあります。また、何回かMPLABの操作を行った方を対象にしています。それ以外の方はまず基本編を読んで下さい。
始めに
音声データは８ｋHzのPCMデータです。８ｋHzは時間間隔にすると１２５ｕＳｅｃ毎となります。一方、microSDカードは１ブロック５１２バイトごとに読み書きするのが最適なのですが、ＳＰＩで１ブロック単位となると比較的時間がかかることが予想されます。
ここでは、簡単に今までのプログラム例だけでmicroSDカードに音声を読み書きできるかの検討を行います。
とりあえずのプログラム例
実際のプログラムを次のように作ってみました。ソースは２つに分割しています。（右クリックで対象を保存）
PCM_SD.c
PCM_SD_2.c
適当なプロジェクトを作って、２つのソースファイルを追加してください。（プロジェクトウィンドウが下のようになればＯＫ。）
PCM_SD.cの方がメイン部、PCM_SD_2.cの方がＳＤカードとＤＣＩ関連の関数部です。
今まで行ったのが、ＳＤカードへのブロック書き込み＆読み出し、ＤＣＩでのＰＣＭ音源の入出力ですので、今回は簡単に、５１２バイトづつ録音して５１２バイトづつ再生するようなプログラムを作ってみました。
まず、ＤＣＩ割り込み部です。前回と同じようにＬＭ４９３０から生成される８ＫＨｚのフレーム信号に同期して割り込みが発生します。受信データはRXBUF0に入り、送信データはTXBUF0に入れておきます。この関数では、録音か再生かのフラグにより、データをSdBuffer[]という５１２バイトの配列に格納したりその配列からデータを出力したりします。SDカードの読み書きは８ビットつづですが、音声データは１６ビットなので、SDカードのバッファ２バイトで１つの音声信号の値を保持します。
今回、録音と再生用に作った関数が次の通りです。rec_voice()関数は引数の秒数だけ音声を録音し、SDカードへ書き込みます。SdBlockWrite()関数は、SDカードのところで作ったCMD24関数です。SDカードへのCMD24はブロック書き込みを表します。単に名前をCMD24()からSdBlockWrite()へ変えただけで内容は変わりません。
秒数はキリのよい数値にならないので大体１秒単位で録音します。
再生も同じくCMD17の関数名をSdBlockReadに変えただけです。
今回、SDカードのブロック長は５１２に固定しています。
メイン部の中心部分です。
このようにrec_voice(3)で３秒間録音する、という動きになるはずです。
実際の結果
マイコン開発を行った方ならば大体よそうは付いていると思いますが、このような単純な方法ですと、SDカードへのアクセスが非常に遅いので、５１２バイト単位でブツブツと音が切れます。
SDカードへのアクセス関数の実行時間を測定（前後でLEDを変化させ、LED部をオシロで測定）してみたところ、読み込みも書き込みも５１２バイトで約１．５ｍSかかっていました。
これは録音（再生）時間にくらべて大きいのでブツブツ切れるはずです。
改良したプログラム
録音や再生はDCIの割り込みで処理するので、バッファを２つ用意し、交互に録音と書き込みを行えばよいのではと考えました。
実際のプログラムが次の通りです。（右クリックで対象を保存）
SD_REC.c
SD_REC_2.c
まず、行３０のように５１２バッファを２つ用意しました。切り替えられるように２次元配列にしてます。SdBuffer[0][?]とSdBuffer[1][?]の２つの５１２バイト配列です。
割り込み部は次のようになります。交互にバッファを切り替える部分を追加しただけです。
録音部分です。大きく変わったのは、DCI割り込みが関数が終わるまで続いている点です。また、バッファの切り替えの記述も追加されています。
再生部も同様です。再生は、DCI割り込みを発生させる前にはじめのデータをセットしておく必要があります（行４４８）。ということでループの番号は１つズレます。
と、ここで実行してみて問題が発生しました。今回は常にDCI割り込みが動いているので、SDカードの書き込み時に割り込みが入ってしまうとSDカードの書き込みルーチンがズレて、SPI通信がコケるという事態になりました。
ということでやむをえず、SPI通信をする瞬間だけDCI割り込みを切りました。
行７９の部分です。この関数実行中にDCI割り込みが入ると、行８２の受信タイミングを外してしまい、行８２でずっと止まってしまいます。ということで、行７９の冒頭で割り込みを一瞬無効にしています。
当然、この方式だと、DCI割り込みをきっている間は音声が切れてしまうことになりますが、３２ｍS中の１．５ｍSの中の何回かだけなので前よりは良いと思います。
ということで実行してみましたが、前のプログラムよりも格段に音切れはなくなりました。しかしまだ微妙に切れる感じです。もう少し追求してみると改善できるかもしれません。
２００７年１２月１７日
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