Adafruit Audio FX Sound Board：音頻項(xiàng)目的便捷之選

在電子項(xiàng)目開發(fā)中，為項(xiàng)目添加音頻效果是一個(gè)常見需求。但傳統(tǒng)方式要么需要使用Arduino搭配擴(kuò)展板，要么涉及復(fù)雜的編程和芯片操作，對(duì)于一些簡單項(xiàng)目來說顯得過于繁瑣。Adafruit Audio FX Sound Board的出現(xiàn)，為解決這一問題提供了一個(gè)簡單、低成本且易于使用的方案。

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一、概述

Adafruit Audio FX Sound Board是一款無需Arduino或其他微控制器的獨(dú)立音頻觸發(fā)板。它體積小巧，僅1.9" x 0.85" ，內(nèi)置2MB或16MB存儲(chǔ)，可存儲(chǔ)多達(dá)15分鐘的高質(zhì)量壓縮音頻（若使用單聲道則可翻倍）。通過內(nèi)置的大容量存儲(chǔ)USB接口，可像使用USB閃存一樣輕松將音頻文件拖放到板上。支持壓縮的Ogg Vorbis文件和未壓縮的WAV文件，解碼硬件能處理任何比特/采樣率以及單聲道或立體聲，音質(zhì)出色。

它有11個(gè)觸發(fā)引腳，可連接按鈕或開關(guān)來觸發(fā)音頻播放，還具備立體聲線路輸出，可連接各種立體聲或有源揚(yáng)聲器。此外，有帶耳機(jī)插孔和內(nèi)置D類立體聲放大器兩種版本可供選擇。

二、功能特點(diǎn)

1. 觸發(fā)效果

• 基本觸發(fā)（Basic Trigger）：將文件命名為Tnn.WAV或Tnn.OGG，當(dāng)匹配的觸發(fā)引腳nn瞬間接地時(shí)，音頻文件將從頭至尾播放一次。
• 按住循環(huán)觸發(fā)（Hold Looping Trigger）：文件命名為TnnHOLDL.WAV或TnnHOLDL.OGG，只有在觸發(fā)引腳保持低電平時(shí)音頻才會(huì)播放，且會(huì)持續(xù)循環(huán)，直到引腳釋放。使用WAV文件可實(shí)現(xiàn)更平滑的循環(huán)過渡。
• 鎖存循環(huán)觸發(fā)（Latching Loop Trigger）：文件命名為TnnLATCH.WAV或TnnLATCH.OGG，按下按鈕一次開始循環(huán)播放，再次按下則停止。同樣，WAV文件更適合實(shí)現(xiàn)平滑循環(huán)。
• 播放下一個(gè)觸發(fā)（Play Next Trigger）：最多可將10個(gè)文件命名為TnnNEXT0.WAV至TnnNEXT9.OGG，每次按下按鈕，文件將按順序依次播放，播放完所有文件后回到第一個(gè)文件。
• 隨機(jī)播放觸發(fā)（Play Random Trigger）：將文件命名為TnnRAND0.OGG至TnnRAND9.OGG，每次按下按鈕，將隨機(jī)播放其中一個(gè)文件，且所有文件至少播放一次后才會(huì)重復(fù)。

2. 音頻輸出

• 耳機(jī)輸出類型：右側(cè)的耳機(jī)插孔可連接耳機(jī)或有源揚(yáng)聲器，但不能直接驅(qū)動(dòng)8歐姆或4歐姆的揚(yáng)聲器，輸出為“實(shí)時(shí)電平”（約1Vpp），帶有直流阻斷電容，可連接任何類型的放大器。
• 立體聲放大器類型：右側(cè)的D類立體聲放大器可連接揚(yáng)聲器，輸出為橋接負(fù)載（BTL），不要將R + 連接到L + 以及R - 連接到L - ，以免損壞芯片?？沈?qū)動(dòng)8歐姆或4歐姆的揚(yáng)聲器，功率分別可達(dá)2.8W（10%失真，4歐姆）和2.2W（1%失真，4歐姆），4歐姆揚(yáng)聲器聲音更響亮，5V供電比3V供電聲音更大。

三、引腳說明

1. 電源引腳

• Vin：主要的“電池”電源輸入引腳，輸入電壓為3 - 5.5 VDC。
• GND：建議使用此引腳作為電源輸入的接地引腳，其他接地引腳可用于信號(hào)接地。
• BUS：來自USB連接器的5V電源，可用于為LiPoly電池充電。
• PB：“電源按鈕”引腳，用于測試，使用時(shí)保持?jǐn)嚅_。

2. UART引腳

• TX：板的串行輸出，3.3V邏輯。
• RX：板的串行輸入，添加了電平轉(zhuǎn)換，可使用3 - 5V邏輯。
• UG：UART/GPIO選擇引腳，默認(rèn)拉高為GPIO觸發(fā)模式，接地并復(fù)位板可進(jìn)入U(xiǎn)ART模式。

3. 音量觸發(fā)引腳

兩個(gè)額外的輸入引腳，僅在GPIO觸發(fā)模式下可用于調(diào)節(jié)音量。連接按鈕至接地，按下按鈕時(shí)音量將減小或增大，但音量在電源循環(huán)或復(fù)位時(shí)不會(huì)保存，重啟后需重新設(shè)置。

4. 音頻輸出引腳

若不使用耳機(jī)插孔，可將放大器連接到右、左和接地引腳，這些是約30歐姆耳機(jī)的線路電平輸出，帶有輸出直流阻斷電容，可安全連接到任何類型的放大器。

5. 觸發(fā)引腳

11個(gè)輸入引腳，用于觸發(fā)音頻播放。每個(gè)引腳都有上拉電阻，使用按鈕/開關(guān)按下時(shí)連接到地即可觸發(fā)，板內(nèi)內(nèi)置去抖邏輯。

6. 其他引腳

• Rst：復(fù)位引腳，接地時(shí)復(fù)位板。
• Act：活動(dòng)引腳，播放音頻文件時(shí)變?yōu)榈碗娖健?/li>
• CS：板載閃存芯片的片選線，制造過程中用于編程芯片，不要連接任何東西。

四、音頻文件復(fù)制

下載Demo_Tracks.zip文件并解壓到計(jì)算機(jī)上，將Sound Board通過MicroUSB電纜連接到計(jì)算機(jī)，它將顯示為新的USB閃存，無需驅(qū)動(dòng)程序。刪除或覆蓋原有的測試文件，將新文件復(fù)制到新磁盤驅(qū)動(dòng)器中，然后正確彈出磁盤以確保數(shù)據(jù)完全寫入。

五、供電方式

1. USB電源包

這是最簡單的供電方式，無需焊接，將板的MicroUSB連接到USB電源包即可。但有些電源包在未立即檢測到大量電流時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，需要測試才能確定是否適用。

2. 帶放大器供電

2x2W放大器版本的Sound Board需要較大電流，使用2 x 4歐姆揚(yáng)聲器時(shí)，電流峰值可達(dá)2A（實(shí)際假設(shè)為1A）。建議使用充電良好的電池，如AA或AAA電池，LiPoly電池最小容量為500mAh，若要大聲播放建議使用1200mAh或更大容量的電池。

3. 電池組連接Vin + GND引腳

可使用AA或AAA電池組直接連接到Vin和GND引腳，推薦使用3xAA或3xAAA堿性或可充電電池。4xAA或4xAAA電池組需使用可充電電池，以避免過高電壓損壞板。將紅色電線連接到Vin，黑色電線連接到GND，并牢固焊接。

4. 使用Vin JST連接器

若不想直接焊接電線，可在背面焊接JST PH 2 - 引腳連接器。我們的LiPoly電池和3xAAA開關(guān)電池包都帶有JST連接器，也可使用自定義電池通過JST電纜連接。

5. 使用LiPoly背包

專為Pro Trinket設(shè)計(jì)的LiPoly背包也可用于Sound Board，通過額外的長引腳頭焊接在USB插孔上，連接到Vin、GND和BUS。背包可插入任何尺寸的LiPoly電池，并通過MicroUSB連接器充電，還可輕松添加開關(guān)。

六、音頻觸發(fā)

1. 觸發(fā)模式

默認(rèn)模式下，有11個(gè)觸發(fā)引腳（編號(hào)0 - 10），每個(gè)引腳推薦使用按鈕或開關(guān)，當(dāng)引腳接地超過約125毫秒時(shí)觸發(fā)。觸發(fā)WAV文件約需120ms，觸發(fā)OGG文件約需200ms。重復(fù)播放WAV文件的延遲約為20ms，OGG文件約為120ms。

2. 串行音頻控制

若需要更復(fù)雜的音頻播放，可使用串行音頻控制，允許任何具有9600波特TTL UART的微控制器向模塊發(fā)送命令。以Arduino為例，需下載Adafruit_Soundboard庫，連接相應(yīng)引腳（UG接地、TX連接到5號(hào)引腳、RX連接到6號(hào)引腳、RST連接到4號(hào)引腳），加載示例草圖并通過串口控制臺(tái)進(jìn)行交互。

七、高級(jí)觸發(fā)

1. 觸發(fā)順序

Sound Board按引腳編號(hào)順序檢查引腳，若多個(gè)引腳同時(shí)接地，編號(hào)較小的引腳將優(yōu)先觸發(fā)?？衫么颂匦詣?chuàng)建背景和前景效果。

2. 基本前景和背景效果

例如，使用Darth Vader音效文件，T10HOLDL.WAV在引腳10接地時(shí)循環(huán)播放作為背景音，T00RANDx.WAV在引腳0接地時(shí)隨機(jī)播放作為前景音。但長循環(huán)背景音可能會(huì)導(dǎo)致等待時(shí)間過長。

3. 高級(jí)背景/前景效果

使用具有常閉（NC）和常開（NO）觸點(diǎn)的開關(guān)（如DPST開關(guān)），將COM引腳接地，常閉連接到引腳10，常開連接到引腳0。按下開關(guān)時(shí)，背景循環(huán)立即停止，前景音立即開始；釋放開關(guān)后，恢復(fù)背景循環(huán)。

八、音頻文件創(chuàng)建

Sound Board不支持MP3格式，需將音頻剪輯轉(zhuǎn)換為OGG或WAV格式。OGG文件壓縮后占用空間小，但播放開始有延遲；WAV文件未壓縮，音質(zhì)最高，播放無延遲?？墒褂迷诰€轉(zhuǎn)換服務(wù)（如http://audio.onlineconvert.com/convert - to - ogg）或安裝Audacity軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

九、音樂存儲(chǔ)量

根據(jù)音頻是否壓縮、是立體聲還是單聲道以及比特率/采樣率的不同，2MB和16MB版本的Sound Board可存儲(chǔ)不同時(shí)長的音樂。例如，16MB版本在單聲道22KHz Ogg Vorbis格式下可存儲(chǔ)約一小時(shí)的壓縮音樂。

十、常見問題解答

• 循環(huán)軌道在UART模式下不循環(huán)：UART模式是完全手動(dòng)的，只有“按鈕模式”才具有“隨機(jī)/下一個(gè)/鎖存”行為。
• 難以觸發(fā)GPIO #9和#10：這兩個(gè)引腳觸發(fā)需要更多電流，使用開關(guān)應(yīng)該可以解決。
• 在“播放一次”模式下按住按鈕會(huì)重復(fù)播放：這是正?，F(xiàn)象，若想只播放一次，可嘗試在音頻末尾添加長靜音，使用TnnHOLD模式，OGG格式更適合。
• 循環(huán)之間沒有短延遲：微控制器每次檢測到按鈕按下時(shí)都要遍歷整個(gè)文件系統(tǒng)，保持文件系統(tǒng)簡潔和小，使用WAV格式，優(yōu)先使用T00插槽可縮短循環(huán)延遲。
• 板首次通電時(shí)有尖銳的爆裂聲：這是正?，F(xiàn)象，板未包含防爆裂電路。
• 在計(jì)算機(jī)上不顯示為驅(qū)動(dòng)器：檢查USB電纜是否支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，或嘗試更換電纜；某些計(jì)算機(jī)首次識(shí)別驅(qū)動(dòng)器時(shí)可能較慢；確保MicroUSB端口附近的綠色LED亮起，紅色LED不亮。
• 觸發(fā)引腳時(shí)無法播放音頻：不能同時(shí)將板用作USB存儲(chǔ)設(shè)備和播放音頻，只能使用電池或僅供電的USB端口；觸發(fā)引腳時(shí)應(yīng)看到紅色LED閃爍；確保CS和UG引腳未連接任何東西；嘗試使用我們提供的音頻文件下載，文件應(yīng)放在USB驅(qū)動(dòng)器的根目錄。
• ADAFRUITSFX文件夾可用空間未顯示滿容量：某些操作系統(tǒng)會(huì)添加隱藏文件，占用空間，可在操作系統(tǒng)中開啟“顯示隱藏文件”查看。

Adafruit Audio FX Sound Board以其簡單易用、功能豐富的特點(diǎn)，為電子工程師在音頻項(xiàng)目開發(fā)中提供了一個(gè)理想的選擇。無論是制作道具、服裝、玩具還是其他小型便攜式項(xiàng)目，都能輕松實(shí)現(xiàn)音頻效果的添加。你在使用Adafruit Audio FX Sound Board過程中遇到過哪些有趣的問題或有什么獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享！