视神Mini-ESP32S3迷你播放器

先看几张实物图（ 开心 ：) ）

全开源！！

项目使用的工程，请打开附件VD_ESP_MINI_Player.zip

详细工程讲解，移步：视神Mini - 基于ESP32的迷你播放器项目: 基于ESP32S3的迷你播放器，本仓库包含项目设计中的所有源码工程，供大家参考

项目使用的所有文件，请打开附件VD_SD_ROOT_FILE.zip（SD卡根目录文件）

视频讲解，移步：

 

一、项目背景

简单的说两句，项目的由来

在过去的半年中，我专注于ESP32音视频播放器方案的设计工作。目前，我已经完成了多个版本的设计，例如：

视频播放器验证机：这个可以说是简易版视频播放器（或者说验证版）

这一版验证ESP32S3最小系统，SPILCD驱动，SD卡，NS4168音频芯片，音视频播放器移植....

 

大屏版：搭载480x272 4.3寸SPI屏的视频播放器，但是视频播放效果不太理想（太卡了）

 

视神1：这一带使用ES8388作为音频芯片，替换掉前两代的NS4168

 

PlayerMicro:这一代其实是视神1的缩小版，打算打造一个1.5寸屏的版本（但是体积没能压缩下来，整机就一个小方盒）

 

简读电子书（即将开源）：这一代将彩屏换成了墨水屏，其实音频底子还是一样的....

 

这些方案的核心均基于ESP32S3芯片，对于我而言，这套方案已经很成熟，本工程将会开源一个小而简的视频播放器。

 

二、项目定义

本项目旨在于基于现成的ESP32S3视频播放器项目，设计一个小而简的视频播放器

 

三、项目规格

项目规格书根据项目定义详细化而得，如下：

3.1预计规格

在项目开发规划阶段，基于初步设计、概念或我们定制以下项目规格。通过这个大致的框架，指导产品的初步开发方向和初步评估产品的可行性。

内容	设备/类型	详细规格
整机尺寸	屏幕尺寸	屏幕建议使用<=2.4寸的LCD屏 以下尺寸供参考(尺寸为 宽x高) 2.4寸液晶屏：42.72 x 60.26     分辨率320x240 2.0寸液晶屏   34.6x47.8    分辨率320x240 1.8寸液晶屏   34.00x47.83  分辨率160x128 1.69寸液晶屏  30.07x37.43 分辨率280x240 1.54寸液晶屏  31.52x33.72  分辨率240x240   综合考虑，初步选择2.0寸和1.69寸的显示屏
	PCB尺寸	PCB尺寸原则上不应大于屏幕尺寸(若大于,屏幕会存在黑边,影响观感) 要求，PCB原则上不得大于屏幕最大黑边+屏幕宽度，即不能大于屏幕四边等宽的情况（否则影响观感）
	元器件封装	以0603封装的元器件为主，部分原件使用0805封装
处理器/MCU	MCU性能要求	原则上选择处理器应能实现最基本的音视频解码能力 1.音频解码能力 具备基本的PCM音频解码能力（软件解码） 具备IIS音频接口（必须是硬件IIS，不能是SPI模拟IIS） 2.视频解码能力 具备基本的MJPEG解码能力，要求快速（至少100ms/张 分辨率<320x240的图片）
	MCU外围器件要求	为了做体积控制，要求MCU外围器件尽量简单,数量尽量少
电源	锂电池	电池类型：使用聚合物锂电池 电池外形要求：使用方形锂电池（若预留大空间做音响箱体，可使用圆柱形电池，注意控制体积和长度） 标称电压:3.7V 充电电压:4.2V 充电电流：不应该超过锂电池充电芯片所能提供的最大电流 带保护板:是 电池尺寸：不得超过PCB最大尺寸，注意预留空间放置扬声器
	锂电池充电	要求外部器件数量少（电路简单）的充电芯片
	LDO	RT9013 输入电压范围:4.3 - 3.7 输入电压方式:锂电池供电/充电芯片直接输入 输出电压:3.3V
	电源开关	拨动开关(物理开关)
显示屏	LCD	屏幕连接方式:FPC软排线连接,直接与PCB连接 屏幕类型:IPS 控制芯片:ST7789 颜色数量:65535色(十六位色) 分辨率:建议320x240（至少大于240x240） 驱动方式:4Wire-SPI(四线SPI 普通SPI) IO:SPICLK,SPIMOSI,SPICS,LCDWR,LCDCS,LCDRST 背光方式:LED背光,支持调亮度(本项目中未应用)   屏幕尺寸要求: 参考体积控制罗列的要求
存储设备	大容量存储设备	TF卡(microSD) 容量范围 <32G 支持的卡类型:SDSC SDHC SD卡电压:3.3V SD卡读取方式:文件系统,FATFS SD卡文件系统:支持FAT FAT32
音频方案	IIS音频方案	音频芯片通讯协议：IIS 支持的音频采样位数：8、16（必须支持）、24   可选方案： 0.单片机直接输出 通过单片机的DAC或者PWM引脚输出音频信号 要求单片机至少需要具备高速DAC或高速PWM （播放44100的音频时，其时钟速度必须大于44.1KHz）   1.使用IIS蓝牙芯片输出音频到蓝牙耳机 单片机需要具备蓝牙，支持蓝牙音频协议 外扩IIS蓝牙模块（如BT401）   2.使用IIS数字功放输出音频到扬声器 可选方案NS4168   3.使用IIS音频芯片输出音频到耳机 可选方案ES8388
	音频输出方案	扬声器: 选用8欧姆扬声器 控制扬声器体积   耳机插座: 选用3.5MM耳机插座
操作方案	实体按键方案	选用两种实体按键:拨轮按键和轻触按键

 

 

3.2详细规格

详细规格是指在产品开发完成后，经过详细设计、测试和验证后，最终确定的产品规格。

内容	设备/类型	详细规格
整机尺寸	屏幕尺寸	屏幕使用2.0寸屏幕,参数如下: 屏幕整体尺寸(含边框尺寸):34.6 x 47.8 mm 屏幕显示范围尺寸:30.6x40.8 mm 屏幕最大黑边尺寸:4.2mm(底部屏幕驱动芯片位置)
	PCB尺寸	PCB尺寸原则上不应大于屏幕尺寸(若大于,屏幕会存在黑边,影响观感) PCB理想尺寸:34.6x47.8 mm (与屏幕同款) PCB最大尺寸限制34.6+4.2 x47.8+4.2mm,即38.8x52.0  说明:达到PCB最大尺寸限制为PCB四边+屏幕最大黑边尺寸,此设计可实现四边等宽.
处理器/MCU	ESP32S3	1.具备音频解码功能 支持WAV音频解码，最大可以到24bit 192K 支持软件解码MP3，FLAC等格式 自带硬件IIS接口，可接输出输入设备   2.具备视频解码能力     3.外围器件简单 使用ESP32-WROOM板卡开发，只需要两个外围电容即可
电源	锂电池	聚合物锂电池，方形 型号:402030 尺寸:40x20x30mm 标称电压:3.7V 充电电压:4.2V 电池容量:180mah 充电电流:0.05A(50mA) 带保护板:是
	锂电池充电	TP4055充电芯片 充电电压
	LDO	RT9013 输入电压范围:4.3 - 3.7 输入电压方式:锂电池供电/TP4055充电芯片输入 输出电压:3.3V
	电源开关	拨动开关(物理开关)
显示屏	LCD	本项目使用的屏幕规格: 屏幕连接方式:FPC软排线连接,直接与PCB连接 屏幕类型:IPS 控制芯片:ST7789 颜色数量:65535色(十六位色) 分辨率:320x240 驱动方式:4Wire-SPI(四线SPI 普通SPI) IO:SPICLK,SPIMOSI,SPICS,LCDWR,LCDCS,LCDRST 背光方式:LED背光,支持调亮度(本项目中未应用)   屏幕尺寸要求: 屏幕使用2.0寸屏幕,参数如下: 屏幕整体尺寸(含边框尺寸):34.6 x 47.8 mm 屏幕显示范围尺寸:30.6x40.8 mm 屏幕最大黑边尺寸:4.2mm(底部屏幕驱动芯片位置)
存储设备	大容量存储设备	TF卡(microSD) 容量范围 <32G 支持的卡类型:SDSC SDHC SD卡电压:3.3V SD卡读取方式:文件系统,FATFS SD卡文件系统:支持FAT FAT32
音频方案	IIS音频方案	选用NS4168音频方案 1.外围器件简单 外围只需要三个电容+一个下拉电阻（控制扬声器关闭）
	音频输出方案	扬声器 选用8欧姆扬声器
操作方案	实体按键方案	选用两种实体按键:拨轮按键和轻触按键

四、方案介绍

4.1主控制器

首先来看主控制器：

主控制器选择ESP32S3，使用的是ESP32-WROOM-S3。

选用ESP32S3的三个理由：

        1.使用成熟方案开发（此套方案我已验证+应用半年）

        2.外围元器件少（只需要配两颗电容，其余元器件已被封装置板卡内）

        3.邮票孔封装，便于焊接

在这里选用的是1U的板卡，相较于非1U板卡，WIFI天线非板载，可有效节省体积

复位电路和Boot按键电路

程序下载:本工程中直接使用ESP32板卡直接与USB连接,无需任何烧录器,也无需板载串口,直接使用USB烧录即可

USB下载电路

USB下载流程:

确认焊接无问题后,在安装ESP-IDF的电脑上打开下载器,我这里用的是VSCode

选择设备:

编译后直接点下载:

烧录完成:

 

4.2供电方案

供电能量流如下：

能量流说明：

焊接锂电池后，接通5V，关闭主电源开关，TP4055给锂电池供电，充电时充电LED点亮，充电完成后LED熄灭

焊接锂电池，接通5V，打开主电源开关，此时TP4055同时给RT9013供电和锂电池充电

未焊接锂电池，接通5V，打开主电源开关，此时TP4055给RT9013供电

焊接锂电池，不接通5V，打开主电源开关，此时锂电池给RT9013供电

 

注意，必须要连接USB，且打开主电源开关的情况下，主芯片才能进行下载（此时USB和供电同时进行）

 

4.2.1锂电池充电方案

先说充电方案，充电方案选用TP4055方案，产品特性可见下图（官方文档截图）

除了上述特性之外，对于我们这套项目而言，这套方案外围器件少，有效节约体积

使用一个独立开关控制锂电池到3.3V LDO的电源，使用一颗LED直接显示充电状态

调试说明

这里说明一下焊接过程中的调试，在焊接完成TP4055电路且用万用表测试均无短路断路后，接通电源不焊接电池不打开开关，此时观察到LED轻微发光，测量电池接口两端（这里是两个测试点），电压应在4.2 - 4.3V之间

 

焊接完成LDO电路后，用万用表测试均无短路断路后，打开开关，LED常量，表示正在充电（放电），测量LDO两端电压，应在3.2 - 3.4V之间

 

4.2.2LDO

这里选择的是RT9013，单颗RT9013完成整套项目的3.3V电源供电

注意：NS4168数字功放需要大电流供电，电源直接与锂电池连接。

 

4.2.3稳压二极管

项目中使用两颗稳压二极管保证电压稳定：

 

 

4.3显示屏

这里不使用显示屏模块（占用体积太大），转而使用裸屏，通过FPC排插与PCB连接

显示屏使用的是中景园的2.0寸SPI屏，主控芯片为ST7789

此屏显示效果佳（两寸 320x240 DPI还可以）

 

屏幕链接：2寸液晶屏2.0寸tft lcd显示屏2寸显示屏st7789串口屏240x320液晶-淘宝网

屏幕资料链接（转载）：https://pan.baidu.com/s/13l7iQwqjKUjUb2d99sL2RA  提取码8888

 

4.4SD卡

使用MicroSD卡，板载卡座直插SD卡

 

4.5音频方案

音频方案使用的是Nisway的NS4168数字功放

该方案简单,只需要一个IO控制扬声器开关和声道,三根音频线传输音频即可自动播放IIS音频．

注意:本方案中的音频芯片使用独立开关控制(直接控制芯片电源),可以直接通过开关芯片的电源开关实现硬件级别的静音

 

4.6按键

这里主要介绍拨轮开关,如下

拨动开关：

这里补充一个说明：虽然单片机内自带上拉电阻，但为了保证按键稳定，建议在硬件上加一个10K的上拉电阻

有些朋友可能不会看这个拨轮开关的连接方式,以下是我的学习心得:

中间带箭头为活动按键,从箭头可看出,支持左右拨动和下按

 

8,7,6,5引脚并联,可知为拨轮开关的外壳,直接接低电平,通过观察PCB焊盘也可得知

1,2引脚,由图可以看出为拨轮开关的左右拨动按钮,需要接上拉电阻保证未按下时为高电平

判断方式:中间为活动端,箭头知识左拨接触1,右拨接触2,可知两个开关为左右拨动开关

4为拨轮开关的下按按键,需要接上拉电阻保证未按下时为高电平

判断方式:下按拨动开关,3.4连接,可知是按下开关

3为公共端,直接接下拉

注意,3与中间的活动拨杆连接,可判断3为公共端

 

 

五、配套开源工程文件

配套完整项目工程：VD_ESP_Mini_Player.zip

部分源码和工程学习自正点原子,再次向原子团队表示感谢！！！！！！！！

项目配套工程文件请参考附件，解压后得到以下文件夹，为ESP-IDF工程文件

所使用的工程版本为ESP-IDF5.1.2

关于开源工程的详细介绍,请前往Gitee:视神Mini - 基于ESP32的迷你播放器项目: 基于ESP32S3的迷你播放器，本仓库包含项目设计中的所有源码工程，供大家参考

工程名称	工程说明
00_lcd_basic	LCD测试程序，提供完整的LCD驱动程序和API使用说明
01_key_scan	为拨轮按键,轻触按键开发的按键扫描程序,宏定义中包含按键按下的标识定义,后面的工程中会用到 提供按键按下检测,等待按键按下循环函数
02_fatfs_test	测试SD卡和Ftafs文件系统 请准备test.txt文件放置在根目录下,拷贝该文件到SD卡的目录:/System/下
03_chinese_font	字库测试
04_wav_player	简单的WAV播放器
05_mjpeg_videoplayer	简单的MJPEG(AVI)播放器(本项目的主工程文件)
06_lvgl_basic	LVGL的简单适配

源工程全部上传,直接打开查看,无需任何激活码或任何验证方式才可打开!!!!!!

 

 

六、主要工程介绍

关于开源工程的详细介绍,请前往Gitee:视神Mini - 基于ESP32的迷你播放器项目: 基于ESP32S3的迷你播放器，本仓库包含项目设计中的所有源码工程，供大家参考

6.1 wav_player

本工程提供一个简单的WAV音频播放器,通过软件解码WAV音频文件,由I2S音频设备进行播放

程序的执行流程如下:

根据ESP32S3的IIS,我们不需要定时传入数据,只需要创建一个任务,在任务中循环调用IIS写数据函数,直接将PCM数据传入即可

本程序参考自正点原子music_play工程,在此基础上优化了按键操作,设计播放器基本UI

音乐播放器操作：

编译并烧录程序，并且将SD卡根目录文件拷贝到SD卡内（直接拷贝到根目录），插入SD卡，开机。

第一次执行的时候程序会自动下载字库，字库位于SD:/SYSTEM/FONT内，字库更新成功后，程序开始执行。

程序播放时，会循环播放SD:/MUSIC文件夹内的音乐文件，操作按键可以控制音乐播放器。

 

播放音乐的时候，按键操作如下：

拨轮操作：左右拨动：上/下一曲   拨轮按下：播放/暂停

按键操作：无

 

备注：如需修改按键键位，可以直接前往key.h修改按键指令宏定义。读取到某些字符时，UNI转GBK函数可能会卡死（出现的状态是机器自动重启）

 

6.2 video_play

本工程提供一个简单的视频播放器,通过软件解码AVI(Mjpeg格式)视频播放,支持分辨率240x180的视频播放

视频格式:

视频格式	AVI
视频编码	MJPEG(必须是MJPEG)
视频画面大小	< 320X180 推荐240x180
视频码率	< 1000
视频每秒帧数	< 12
音频格式	WAV
音频编码格式	PCM
音频位数	16
音频采样率	11025(<22050)
音频声道数	2

使用格式工厂转码:

使用狸窝视频转换器转码:

本程序参考自正点原子music_play工程,在此基础上适配显示屏,优化了按键操作,设计播放器基本UI

本程序执行流程:

简单的讲解视频解码流程:

视频以"流"的形式存储在数据区域,每一个流后面紧跟着数据,流头标注着流信息(音频流还是视频流)

解码视频时依靠定时器提供的时钟节拍,解析一帧的数据,程序会判断流类型,并且送入音频/视频解码

视频播放器操作

编译并烧录程序，并且将SD卡根目录文件拷贝到SD卡内（直接拷贝到根目录），插入SD卡，开机。

第一次执行的时候程序会自动下载字库，字库位于SD:/SYSTEM/FONT内，字库更新成功后，程序开始执行。

程序播放时，会循环播放SD:/VIDEO文件夹内的视频文件，操作按键可以控制音乐播放器。

 

播放音乐的时候，按键操作如下：

拨轮操作：左右拨动：快进/快退 按下：无操作

按键操作：BOOT按键——下一个视频

 

备注：

如需修改按键键位，可以直接前往key.h修改按键指令宏定义。

读取到某些字符时，UNI转GBK函数可能会卡死（出现的状态是机器自动重启）

请确保视频格式正确，若视频格式不正确，屏幕不会有显示，标识视频格式出错，请检查视频格式！！

视频格式出错可能是：1.视频编码格式错误   2.视频分辨率错误（表现为显示位置不正确，或者显示溢出）  3.视频音频编码格式错误 

 

七、更新日志

若有更新日志，我会在这里记录日志。

 

八、演示视频

演示视频如下