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Tutorial: Música com Garagino ou Arduino (.WAV Player)

Este tutorial mostra como executar um arquivo .wav de um cartão SD com o Garagino e um conversor USB/Serial FTDI, sem a ajuda de nenhum shield! O arquivo .wav é uma extensão de arquivo de som das especificações RIFF (Resource Interchange File Format) da Microsoft. O arquivo .wav é mais simples de ser executado, uma vez que se trata basicamente de amostras de sons digitalizadas, diferentemente de outros formatos compactados, como o .mp3 por exemplo.

Para isto, serão necessários os seguintes componentes:

- 1 Garagino (ou Arduino)

- 1 Conversor USB/Serial

- 1 resistor de 82 Ohms (pode ser também 100 Ohms)

- 2 capacitores cerâmicos de 100 nF

- Cartão SD

- Jumpers para conexão

O cartão SD recebe um valor de tensão máxima igual a 3,3V nos seus terminais, sendo que nas saídas padrão do Arduino, há 5V. Por isso optou-se pelo Garagino Proto, que pode operar de 1,8V a 5,5V, dispensando a necessidade de divisores resistivos ou conversores de nível lógico para conexão ao cartão SD. O arquivo é lido byte a byte do cartão, e os valores obtidos são colocados em uma das portas PWM do Garagino, que conectados a um alto-falante ou amplificador, produzem o som.

A seguir, monte o circuito como mostrado abaixo (clique na imagem para ampliar):

No circuito acima, um dos capacitores tem a função de "Reset", e o outro de desacoplar o nível DC da saída para o alto falante. O resistor de 100 ou 82 Ohms aumenta a impedância da porta do microcontrolador e limita sua corrente para que não seja danificada.

Agora, faça o download de uma de nossas músicas preferidas (".wav") pelo link abaixo:

http://www.4shared.com/music/o6XFq5zY/test.html

Está com o nome de "test.wav". Não modifique este nome por enquanto !!! Salve o arquivo no seu cartão micro SD e depois coloque-o no seu breakout. Abra a IDE do Arduino e digite o seguinte código:

// Firmware para leitura de arquivo .wav do cartão SD e reprodução em alto falante.

#include <SdFat.h> // Inclui a biblioteca "Sdfat.h" para leitura de cartão SD. Se você não tiver a biblioteca, faça o download e extraia na pasta "libraries" do Arduino
#define sound 6 // Pino 6 com PWM, definido como "sound" (para saída analógica).
const int chipSelect = 10; // Pino 10 como "chip select" do cartão SD.

SdFat sd; // Definição para uso da biblioteca.
SdFile myFile; // Definição para uso da biblioteca.

void setup() {

Serial.begin(9600); // Inicia a comunicação Serial.
pinMode(sound, OUTPUT); // Define o pino 6 como saída.

TCCR0B = 0x01; // Configura a frequência do PWM nos pinos 5 e 6 para 64KHz.

if (!sd.init(SPI_FULL_SPEED, chipSelect)) sd.initErrorHalt(); // Inicia SdFat com máxima velocidade ou imprime mensagem de erro no "Serial Monitor".

if (!myFile.open("test.wav", O_READ)) { // Abre o arquivo chamado "test.wav" (o nome pode ser mudado), se não, imprime mensagem de erro no "Serial Monitor".
sd.errorHalt("opening test.wav for read failed");
}

unsigned char data; // Declara uma variável para armazenar os dados do arquivo.

for(int count=0; count<46; count++) { // Pula o cabeçalho do arquivo test.wav para acessar os dados(depois de 129 leituras). Este número pode variar para cada arquivo.
data = myFile.read(); // Lê byte a byte até o final do cabeçalho.
}

while (data >=0) { // Se o dado a ser lido for maior ou igual a zero (não nulo),

data = myFile.read(); // Lê um byte do arquivo e armazena-o em "data".
analogWrite(sound, data); // Envia os dados para o pino 6 (pino ligado ao alto falante).
delayMicroseconds(40); // Espera um certo intervalo (em microssegundos) para a próxima amostragem (de acordo com a do arquivo .wav).

// Este tempo de espera faz com que as amostragens sejam mais próximas à frequência de 8KHz do arquivo.
}

myFile.close(); // Fecha o arquivo.
}

void loop() {
// Nada acontece aqui.
}

Agora faça o upload para o seu Garagino. Se tudo correr bem, suas caixas de som reproduzirão a música ".wav". E o seu tocador de arquivos ".wav" sem shield está pronto !!! Esperamos que tenha gostado. Qualquer dúvida, poste no blog.

Obs: Se quiser executar qualquer outro arquivo ".wav", salve-o no seu cartão SD, vá até a linha marcada em azul no código, e altere o nome "test" pelo nome do seu arquivo. Então, abra ele usando um conversor de arquivos de áudio (este ou outro), converta-o para uma taxa de amostragem de 8KHz e 8 bits por amostra, mono:

O valor de 8 bits por amostra foi adotado porque uma porta de saída PWM deste microcontrolador tem até 10 bits de resolução. Porém, como nos conversores geralmente não se encontra este valor, escolheu-se 8 bits. Os 8KHz de frequência permite o microcontrolador processar com mais facilidade as amostras de som (considerando atrasos por ciclos de máquina, varredura, etc).

Agora, execute o arquivo convertido com um editor hexadecimal. Vá então à parte escrita do arquivo 4 bytes após "data" e observe o número em hexadecimal correspondente. Veja o exemplo abaixo:

Converta este número (no caso 2E) para decimal. No exemplo, será 46 em decimal. Vá então à linha marcada em vermelho no código e modifique o número "46" para o do seu arquivo, esta é a posição onde começam os dados, após o cabeçalho do arquivo. Feche o editor hexa. Faça então o upload para o seu Garagino !!!

Links de Referência:

- Garagino Proto

- Arquivos ".wav"

- PWM

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Comentário de HugoOliveiraSoares em 12 maio 2016 às 21:39: Boa noite garagistas,

Eu estava implementando o projeto de vocês porem a biblioteca SDfat deu errado porque não era compativel com a IDE, por isso troquei pela biblioteca SD.

Porem o projeto não funcionou, sai da caixa de som uns ruídos qual será o meu erro?

Segue abaixo o código fonte:

#include <SD.h> // Inclui a biblioteca "Sdfat.h" para leitura de cartão SD.
#define sound 6 // Pino 6 com PWM, definido como "sound" (para saída analógica).
const int chipSelect = 53;    // Pino 10 como "chip select" do cartão SD. Pino 53 no Mega.
Sd2Card card;    // Definição para uso da biblioteca.
File myFile;     // Definição para uso da biblioteca.
void setup() {
      Serial.begin(9600);    // Inicia a comunicação Serial.
    pinMode(sound, OUTPUT);     // Define o pino 6 como saída.

    TCCR0B = 0x01;     // Configura a frequência do PWM nos pinos 5 e 6 para 64KHz.


   if (!card.init(SPI_FULL_SPEED, chipSelect))

   myFile = SD.open("test.wav", File_READ));
if (!SD.begin(53)) {
        Serial.println("falha na leitura!");
      }

unsigned char data; // Declara uma variável para armazenar dados

    for(int count=0; count<46; count++) {     // Pula o cabeçalho do arquivo test.wav para acessar os dados(depois de 129 leituras). Este número pode variar para cada arquivo.
    data = myFile.read();     // Lê byte a byte até o final do cabeçalho.
    }
   while (data >=0) {     // Se o dado a ser lido for maior ou igual a zero (não nulo),

    data = myFile.read();     // Lê um byte do arquivo e armazena-o em "data".
    analogWrite(sound, data);     // Envia os dados para o pino 6 (pino ligado ao alto falante).
    delayMicroseconds(40);     // Espera um certo intervalo (em microssegundos) para a próxima amostragem (de acordo com a do arquivo .wav).

    // Este tempo de espera faz com que as amostragens sejam mais próximas à frequência de 8KHz do arquivo.
    }

    myFile.close();     // Fecha o arquivo.
}

void loop() {

}

Estou utilizando o Arduino Mega

Agradeço desde já.

Comentário de Pedro Luis em 17 agosto 2015 às 16:11: Boa tarde galera,

Eu gostaria de fazer exatamente isso, mas a musica ou a voz, so seria emitida se um sensor fosse acionado, alguem pode me ajudar? sou iniciante e esse sera um projeto para meu semestre na facul. notei tambem que nao tem o esquema de ligação entre o modulo SD e o Arduino, alguem pode me ajudar ??

Comentário de Glaucio Miranda em 20 novembro 2014 às 9:20: Obrigado Marcelo!!

Comentário de Marcelo Rodrigues em 20 novembro 2014 às 9:17: Glaucio,

Corrigi o link no texto. Você encontra a SdFat nesse link: https://github.com/greiman?tab=repositories

Se ficar dúvida sobre acesso ao cartão SD, tem outros tutoriais sobre isso aqui no LdG.

Boa sorte!

Comentário de Glaucio Miranda em 19 novembro 2014 às 22:57: Alguem tem a biblioteca para me passar? o link não funciona mais

Comentário de rodrigo bonadia Fraga em 28 junho 2014 às 1:18: error: 'class SdFat' has no member named 'init'

Comentário de João Neto em 17 outubro 2013 às 15:58: Como vocês conectaram a Breakout Board para microSD na Protoboard? Soldando pinos nela ou essa Breakout Board que vocês utilizaram já veio com pinos? Vocês pensam em repor, na loja, a SD Card Shield V4.0 (http://www.labdegaragem.org/loja/sd-card-shield-v4-0.html)? Se sim, tem data prevista para essa reposição?

Comentário de Vitor Aoki em 17 outubro 2013 às 14:54: Utilizando um Arduino UNO, como ficariam as ligações?? Seria necessário o conversor USB/serial?

Obrigado.

Comentário de Cláudio "Patola" Sampaio em 15 julho 2013 às 22:04: Esse tempo de 40us foi achado por tentativa e erro, até chegar perto de 8 KHz?

Comentário de Rafael Rodrigues Costa em 13 junho 2013 às 18:45: Boa Tarde, também estou tentando compilar o código, mas, aparece o seguinte erro:

Som_chato2.ino: In function 'void setup()':
Som_chato2:11: error: call to 'SdFat::init' declared with attribute error: use sd.begin(chipSelect, sckRate)

O que quer dizer?