如何基于ESP32和MicroPython构建一个RFID控制的MP3播放器

有一段时间了，我有一个圣诞节抽奖与射频识别标签为ESP32编程。贡献用语音输出的测量结果回来。我用手机记录下了这些零碎的语言，并将其传输到SD卡上。现在你当然也可以把音乐保存在SD卡上，并通过射频识别标签调用——一个具有扩展潜力的MP3播放器已经准备好了。我尝试了各种编程方法。最初看起来很有希望和有趣的线程方法，最终不得不放弃，转而支持传统编程，因为性能不符合我的想法。我现在用这个系列的新文章向你介绍这个解决方案

ESP32和ESP8266上的Micropython

今天:

带RFID的MP3播放器

严格来说，我是通过关于ESP32/ESP8266 dem Raspberry Pi Pico和那台PC上的串行接口的文章产生了这篇文章的想法。我想展示RS232端口上的其他一些应用程序。这里使用的DFPlayer Mini是通过串行接口控制的。由于使用了双向数据交换，因此只需一个ESP32或Raspberry Pi Pico作为控制器。PC也可以通过RS232 TTL转换器直接与DFPlayer Mini进行对话，但我将其省略。

两个迷你断路器上的组件通过许多跳线电缆查看鸟类游戏。毕竟，使用了四个接口，SPI （RFID读取器），I2C （OLED显示器），RS232 （DFPlayer Mini）和ADC （Poti）。

图1:MP3播放器的结构与SH1106

有几件事需要考虑。DFPlayer Mini必须提供5V。因此，具有5V电平的脉冲也在他的PIN TX上，因为是忙碌引脚。由于ESP32只能承受3.3V到其gpio，电平必须通过电压分压器降低。我选择了1kΩ和2.2kΩ。您还可以采用其他比例为1:2的值。相反，RX输入端的DFPlayer可以很好地处理ESP32的3.3V信号。

如果扬声器用黑线放在GND上，则5V圈的电流约为。450马!这是因为连接SP1和SP2引线为5V电平。因此，只将两个扬声器连接到SP1和SP2，不要连接到GND。即使您只使用一个扬声器，它的线路也属于SP1和SP2（图2中黄色部分）。否则你必须通过ELKO连接扬声器。

图2：带有4gb SD卡的DFPlayer Mini

ESP32上的ADC输入可以处理高达2.4V的张力。然而，电位器是3.3V。因此，我通过计算2.2kΩ的电阻来降低失调电压。因此，电位器可以放在面包板上，我提供了一个5针笔带的连接。

图3：面包板蒙太奇的波蒂与笔条

你必须特别小心上面提到的显示。SDA和SCK的连接是一致的，但是+VCC和GND的引脚与96“模块（上面的笔条）在1.3”模块（下面的笔条）中相互交换。我在图4的电路中使用了一个1.3“模块。

图4：运行中的SH1106

图5:MP3播放器-电路

为了自主操作，我为16850的锂离子电池提供了一个电池所有者。它可以通过封闭的电缆直接连接到ESP32，然后接管其他模块的供应。

图6：电池所有者18650

连接图可能有助于将电路放在一起。

图7：连接计划

一架ESP32接管了主要位置。为了使用它，需要两个面包板，它们连接到中间的电源导轨上，这样你就可以用引脚排的间隔到达那里，也可以在边缘插入电缆。

ESP32的小兄弟，ESP8266，不适合我们的目的，因为它不能提供第二个，完整的接口，我们需要它来控制DFPlayer。

Uart是通用异步接收器/发射器的缩写。我们还从tony的终端与控制器讨论了这样一个接口。ESP32 /ESP8266通过USB线缆与PC相连，主控板上的USB- rs232 - ttl转换器将数据流量传输到控制器的UART0接口。这反过来又提供给数据流sys.stdin。输入命令从这个文件对象提供。sys。stdout通过UART0将输出数据发送到tony的终端。因此，我们不能使用UART0向mini-MP3播放器发送命令并从中接收数据。一个UART接口只能有一个对应物。ESP8266有第二个UART接口，但实际上只有一半，因为只有一条TXD线（传输线），没有RXD线（接收管理）可用。但也会有一个树莓派Pico (W)，它有两个免费提供的组件。程序是一样的，只是pin分配不同。

Micropython -语言-模块和程序

要安装托尼，你会在这里找到一个详细的说明（英文版）。还有一个关于ESP芯片上的Micropython固件（截至2024年1月25日）如何被烧毁的描述。

Micropython是一种解释器语言。Arduino IDE与Arduino IDE的主要区别在于，你只需要在ESP32上闪烁Micropython固件一次，以便控制器理解Micropython指令。您可以使用Thonny，µpycraft或ESPTOOL.PY。对于安东尼，我在这里描述了这个过程。

一旦固件闪过，你就可以很容易地在对话框中与控制器对话，测试单个命令并立即看到答案，而无需事先编译和传输整个程序。这正是Arduino IDE困扰我的地方。如果您可以检查语法和硬件的简单测试，以便在编写程序之前通过命令行尝试和改进函数和整个程序部分，则可以节省大量时间。出于这个目的，我总是喜欢创建小型测试程序。作为一种宏，它们总结了重复出现的命令。然后从这些程序片段开发整个应用程序。

自动启动

如果程序要通过打开控制器自动启动，请将程序文本复制到新创建的空白磁贴中。将此文件保存在工作区的boot.py下，并将其上传到ESP芯片。该程序将在下次复位或开机时自动启动。

测试程序

tony - ide中当前编辑器窗口中的程序通过F5按钮手动启动。这可以比鼠标点击开始按钮或通过菜单运行更快地完成。只有程序中使用的模块必须在ESP32的flash中。

在两者之间，Arduino id ？

如果您以后将控制器与Arduino IDE一起使用，只需以通常的方式刷新程序。然而，ESP32/ESP8266随后忘记了它曾经说过Micropython。相反，任何包含Arduino IDE或AT-Firmware或Lua或…可以很容易地提供micropython固件。这个过程总是像这里描述的那样。

这个项目

概述

播放列表的选择是在这个项目中通过RFID进行的，播放列表的选择是在这个项目中通过数据进行的。在这个项目中，通过读取地图上的ID来选择播放列表。然而，这显然超出了本文的范围，可能是另一个博客系列的主题。根据ID（8位十六进制数字），ESP32可以指示DFPlayer Mini播放SD卡文件夹中的MP3文件。订单名称和编号与标题编号一起显示在显示器上。用户说明也显示在显示屏中。

RFID阅读器

由于SPI总线，布线也比I2C总线更复杂，只有2条线。SPI总线设备没有硬件设备地址，但是它们有一个芯片选择连接（CS），如果要对设备进行寻址，它必须处于低电平。数据传输的工作方式也有一点不同，它总是同时发送和接收。这里没有必要说明更接近的过程，因为类Mfrc522为我们做了这些。我们只会通知建造商后续任务和传输速度。传输工作与3.2兆赫的舰队。相比之下，I2C工作频率高达400kHz。

我们自己的函数readuid（）读取卡片的清晰标识，并将其作为十进制数和十六进制拨号返回。这些卡片是通过OLED显示器请求的。因此，该函数不会阻塞整个进程，超时确保有序退出。在这种情况下，返回值为None，而不是卡ID。

为了让播放列表卡发挥作用，我们需要一张主卡。为此，我们从堆栈中取出任何卡片或芯片，读取ID，从而在程序开始时用十进制值证明变量，如下所示：

Masteride = 4217116188。

在第一次启动时，ESP32注意到仍然没有包含播放列表卡数据的文件，需要主卡。识别后，将请求播放列表卡。读取ID后，将其写入文件，并再次请求主卡。继续阅读直到最后一张播放列表卡。如果在请求主卡后10秒内没有提供播放列表卡，则检测过程结束并开始主程序。为了完全从前面开始，我们可以通过thony - console删除播放列表卡id。当然，也可以在tony编辑器窗口中编辑该文件。

Dfplayer迷你

与前锋的沟通总是以同样的方式进行。发送和接收10字节的块。这种积木的结构是这样的。类Dfplayer的方法broadcommand（）负责正确的传输。

开始-字节0x7e

版本号0xff

有效负载长度0x06（从版本号到参数2包括1）

命令

反馈0x00（否）或0x01（是）

参数高

参数低

检查高

检查低

EndeByte 0 xef

命令代码可以在数据表中找到。我用它来实现模块dplayer .py方法中最重要的代码。我们目前的项目只需要其中的几个。但是看看文件pfplayer.py（2024年1月24日的Rev 1.3）

声音文件的处理是用免费工具Audacity，也很容易将声音文件格式重新编码为MP3。更大的努力意味着改变文件名，使其符合DFPlayer Mini的要求。这些文件位于以两位数字命名的文件夹中。这些是播放列表。

图8:SD卡的文件夹视图

文件名可以保留其旧名称，但必须提供一个由三位十进制数组成的前缀。

图9：带有前缀的文件名

手动重命名可能仍然可以处理几个文件，如果超过十个，就会变得非常烦人。这就是为什么我使用了另一个免费工具Advanced Renamer。安装文件邀请您从芯片服务器下来。

图10：下载高级重命名器

安装时，只需跟随助手即可。收集为SD卡上的文件夹选择的文件的最佳方法是在工作目录或SD卡上。标记文件夹中的所有文件，并将包拉到重命名窗口。作为Batch方法，选择Add，然后将其放入过滤器窗口1：添加属性，如图11所示。

图11：高级重命名器中的过滤器设置

此窗口中的每个更改都会立即对预览产生影响。要接管，请单击右上方的“批量启动”。就是这样。

图12：源名称和结果

MP3播放器

在所有的准备工作之后，是时候对项目进行编码了。我们开始吧。一如既往，节目从进口业务开始。如果您在编辑器窗口中打开mp3player.py将是最好的，然后您可以在那里阅读概述，同时我们将介绍这里的工作方式。

# mp3player.py

#适用于RC522 @ 13,56 mhz

从dfplayer导入dfplayer

进口mfrc522

引脚，SoftI2C， SPI， ADC，复位

#从oled导入oled # vorssight: GND Vcc SCK SDA

从oled_SH1106导入OLED # vorssight: Vdd GND SCK SDA

从时间导入睡眠

从sys导入退出

从超时导入*

我们从DFPlayer .py中导入DFPlayer类，而从mfrc522.py中导入所有内容。这两个文件必须被放入ESP32的闪存中。两个标记都在电影管理器中，右键单击，上传到/。

模块机提供接口操作的类。根据所使用的显示模块，必须激活或注释以下两行中的一行。

对于短暂的被动休息，我们从时间模块获得睡眠（）。我们使用exit() out of sys函数确保一个干净的程序退出。从模块超时，我们得到所有（*）在我们的范围，这是需要的非阻塞软件定时器。当从该模块调用方法时，该船尾并不适用于该模块。

没有星号的，例如：

超时。timeoutms (1000)

与明星:

Timeoutms (1000)

接下来，在相应的包中实例化对象。我们从ADC对象开始，我们需要从电位器读取张力。我们将控制DFPlayer Mini的音量。

卷= ADC(销(36)

vol.atten (vol.ATTN_11DB)

vol.width (vol.WIDTH_10BIT)

强力器的研磨触点连接GPIO36。如果弱变为11 dB，则达到高达2.4V的扫描。我们将分辨率设置为10位。

RX_Pin = 16

TX_Pin = 17

busyPin = 27

df = DFPlayer (busyPinNbr = busyPin,

txd = TX_Pin,

rxd = RX_Pin,

体积= 15)

Sleep(2) #等待玩家初始化

numOfTitles = df.getNumberOfFiles ()

print（" title gesamt:", numOfTitles）

DFPlayer类设置ESP32本身的UART1。构造器只需要将busy-Pin、RX-Pin和tx-Pin上的gpio编号连接即可。缺省情况下，Pin已连接。通过询问SD卡上的文件总数。

spi = spi(2,波特率= 3200000)

# cs = sda

RDR = mfrc522。MFRC522（spi, cs=5，波特率=3200000）

Spi2硬件接口占用GPIOS 18 (SCK), 23 （Mosi）和19 (Miso)，还有5 （CS）。RFID板上的选片连接以SDA命名。我们将波特率定义为3200000Hz。

i2c = SoftI2C (sci =销(22),sda =销(21))

d = OLED (i2c)

对于显示，我们实例化一个I2C对象，并在此过程中给出OLED对象的构造函数。

主卡是向系统宣布播放列表标签的RFID日。我们在程序完成后立即确定数值，然后在此时输入它。

MasterID=4217116188 # 0XFB5C161C

列表列表包含播放列表的名称。

listen=[

"COUNTRY",

"BLACKMOORSNIGHT",

"YOUTUBE",

"SCHLAGER",

"HITS",

"VON CD"

"OLDIES"

]

下面是一些函数的声明。Readuid（）读取标签的标识号。我们交出OLED显示对象，一个用于卡片类型的字符串和一段以毫秒为单位的时间，在此结束后，该功能将在任何情况下离开。变量song是全局声明的，这样在函数中分配的值在主程序中可用。我不会在Display和ReplaB中讨论所有版本，它们部分用于告知用户和开发过程中的故障排除，并通过自制文本进行解释。

非阻塞软件计时器的获取是通过Timeoutms（）方法设置的。在Timeoutms（）中，函数是隐藏的compare()，一个所谓的Closure.Timeoutms（）返回一个引用compare()，我们将标识符分配给它。与sleep（）不同的是，其他指令可以在计时器期间执行。因此，While循环一直运行到函数reap(), alias compare()， True返回为止。这个过程的背景可以在装饰器上的闭包文档中找到。

ef readUID(display, kartentyp, timeout)：

global song

display.clearFT(0, 1, 15, 2, False)

display.writeAt("PUT ON", 0, 1, False)

display.writeAt(kartentyp, 0, 2)

readTimeOut=TimeOutMs(timeout)

while not readTimeOut():

(stat, tag_type) = rdr.request(rdr.REQIDL)

if stat == rdr.OK:

(stat, raw_uid) = rdr.anticoll()

if stat == rdr.OK:

display.clearFT(0, 3, 15, 3)

display.writeAt("Card OK", 0, 3)

userID=0

for I in range(4):

userID=(userID<<8) | raw_uid[i]

userIDS="{:#X}".format(userID)

display.writeAt(userIDS+" ", 0, 4)

sleep(2)

df.reset()

song=0

return userID, userIDS

return None

使用RDR.MEQUEST()，让我们放入一个输入进程。如果请求成功，我们将在下一步中获取ID。如果这一步也成功了，让我们开始评估。从MFRC522中，我们得到一个字节- plet，我们分四个步骤将其转换为32位数字。useride中前面的结果被推到左边，8被推到左边，插曲被装饰。然后我们将整个结果转换为十六进制字符串，通常是8位数字。

有两秒钟的时间读取显示，然后我们将DFPlayer Mini放回去，并将歌曲计数器设置为0，因为还应该通过读取ID启动一个新的播放列表。如果读取尝试失败或时间刚刚过期，则返回None，而不是数字和字符串形式的ID。

如果您已经进入程序，此时，您已经可以开始读取主卡的ID。或者，您可以mp3player.py Download并在第73行输入以下说明。然后保存并在编辑器窗口中启动程序。

退出()

根据已释放的Repl-Prompt，输入如下说明。现在把你的万事达卡交给读者。上述输出数值为Masteride a。

Readuid （D，“Test”，6000）

0 xfb5c161c

(4217116188, ' 0 xfb5c161c ')

这个主卡使用下一个函数addid()，该函数负责注册播放列表卡。如果ESP32的文件系统中还没有名为slavecards.txt的文件，主程序将在第一次启动时调用它。但是也可以手工调用addid（）来创建文件和/或注册其他播放列表标签。

首先我们要主卡并读取ID。如果操作成功，则M从十进制值和十六进制字符串中接收Tupel，否则为None。我们通过解压到主ID上的数字、字符串和偏移量来粉碎这个图。当阅读指令完成后，还有三秒钟的时间放入新的播放列表卡。

def addUID(display):

display.clearAll()

m=readUID(display, "Master", 3000)

print("Master", m)

if m is not None:

mid, mids= m

if mid==MasterID:

print("Master OK")

u=readUID(display, "Slavecard", 3000)

if u is not None:

uid, uids=u

if uid is not None and uid != MasterID:

with open("slavecards.txt", "a") as f:

f.write("{}\n".format(uids))

display.writeAt("New slave written", 0, 4)

display.writeAt("{}".format(uids), 0, 5)

sleep(5)

return True

Else:

display.writeAt("ERROR!!!", 0, 3)

display.writeAt("Card not added!", 0, 4)

return False

Else:

display.writeAt("ERROR!!!", 0, 3)

display.writeAt("Not mastercard", 0, 4)

sleep(3)

return False

和之前一样，MSo现在包含U，读取过程成功时的ID值。如果uid不是None并且该卡不是master卡，则该卡被注册。使用wither-A文件对象创建，并在标识符F下打开附加文本行。我们还写入读入的十六进制字符串，并附带行结束符号“\ n”= 0x0a。通过离开萎凋块，文件将自动关闭。所以我们不需要考虑这个必要的措施。显示消息的读取时间为5秒后，该函数返回True。必须处理两个可能的错误，RC522的读取错误和不正确的主卡。

在程序开始时将读取标签（）调用并在ESP32文件系统根目录下的一个文件slavecards.txt之后。当天的空列表应该记录卡片的十六进制字符串。凋零指令不能打开文件，因为它还不可用，当天仍然为空，并且IF构造的Else部分返回None。如果文件存在，则将line By line读入，删除行结束符号并将字符串附加到列表中，直到循环检测到文件的结束。在这种情况下，列表不是空的，而是返回的。

def readTags():

tags=[]

with open("slavecards.txt", "r") as f:

for line in f:

tags.append(line.strip("\n"))

if tags:

return tags

Else:

return None

SD卡上的每个文件夹可以包含不同数量的音乐标题。我们必须知道在一次循环中完成的数字，这样才能进行循环。Get（）确定所有文件夹中的标题数量，并将其放入列表文件帐户中。我们从空列表开始，让我们自己小声说文件夹的数量。为了解决每个文件夹，我们在它的for循环中简单地提到了第一个标题，这样你就不会被破裂和其他噪音所激怒，我们事先把音量调到0。

def getNumberOfTitels():

fileCount=[]

nof=df.getNumberOfFolders()

df.volume(0)

sleep(0.2)

for t in range(nof):

df.play(t, 0)

sleep(0.2)

df.stop()

sleep(0.2)

n=df.getNumberOfFilesInFolder()

d.writeAt("Track:{}".format(t), 0, 4, False)

d.writeAt("Songs:{}".format(n), 0, 5)

fileCount.append(n)

df.reset()

volume=int(vol.read()*100/1024)

df.volume(volume)

sleep(0.2)

return fileCount

在for循环中，我们将标题的数量挂在后面的列表上。重置DFPlayer后，我们将音量恢复到电位器指定的值。返回标题号列表。

作为最后一个函数，我们声明player（）。在播放循环的运行期间，会不断读取播放列表卡。一张新卡从刚刚播放的播放列表中退出。在本例中，变量acard将空字符串返回给主程序。所以这在函数中是可能的，我们全局声明变量。为了让玩家正确开始，我们停止了它。然后进入for循环。玩家在这里表现得很固执，跳过了第一个标题，所以我让循环的运行索引S Start为-1。is playing（）现在应该立即返回我们检查的内容，然后文件夹T中的标题S让播放。

def player(d, t, nof):

global acard

df.stop()

for s in range(-1, nof):

if not df.isPlaying():

df.play(t, s)

d.clearFT(0, 5, 15, 5, False)

d.writeAt("Titel: {}".format(s), 0, 5)

while df.isPlaying():

volume=int(vol.read()*100/1024)

df.volume(volume)

u=readUID(d, "TAG TO STOP", 100)

if u is not None:

d.clearFT(0, 3, 15)

D.Cleart (0, 3, 15)

df.stop()

acard=""

return

d.clearFT(0, 3, 15)

df.stop()

在比赛进行期间，还有很多事情要做。必须查询电位器，并将值传递给DFPlayer。然后我们向RC522发出读取命令并发出可能被拆除的信息。在100毫秒= 0.1秒后出现无返回，进入下一轮While循环。但是如果注册了一张新卡，我们停止DFPlayer并准备使用card = “”播放一个新的播放列表。如果播放列表已经完全播放，我们删除显示的下部，并给DFPlayer另一个停止命令。有时这让各种命令都感到厌恶。这导致在开发程序时出现各种令人失望的时刻，这总是使得有必要打开新的解决方案。

有些变量必须为主程序初始化。

cards=[] # Liste der Karten-IDs leeren

acard="" # aktuelle Karten-ID

ncard="" # neue Karten-ID

song=0 # Stets mit Song 0 starten

第一个操作现在是读取卡片id，如果文件slavecards.txt给出。当程序第一次启动时，这里没有任何标志。因此，我们使用try和except away来保护来自reap（）的调用。我们在Except块中创建文件。因此，我们通过Timeoutms（）方法从接口中调用了一个非阻塞的软件定时器allread（）。当计时器运行时，我们调用循环adduid() on。我们已经讨论过处理这个函数的方法。当例程True返回时，一个卡被注册，计时器被重新启动。如果没有更多的卡片，我们只需等待计时器并在第二次尝试中将IDS放入列表中。

试一试:

cards=readTags()

except OSError as e:

allRead=TimeOutMs(10000)

while not allRead():

if addUID(d):

allRead=TimeOutMs(10000)

d.clearFT(0, 3, 15, 4, False)

d.writeAt(" ALL CARDS READ", 0, 3)

cards=readTags()

If the list is not empty, it goes into the main loop that is constantly going through, even while a title is played.

IF Cards:

d.writeAt("***MP3-PLAYER***", 0, 0, False)

d.writeAt("PUT ON MP3-TAG", 0, 1, False)

d.writeAt("Hole die Anzahl", 0, 2, False)

d.writeAt("Songs/Folder", 0, 3)

filesInFolder=getNumberOfTitels()

d.clearFT(0, 2, 15)

df.stop()

while 1:

uid=readUID(d, "PLAYLIST-TAG", 1000)

if uid is not None:

ncard=uid[1]

volume=int(vol.read()*100/1024)

df.volume(volume)

我们试着读卡片。如果工作，我们显示十六进制字符串的变量Ncard到，并询问电位器下一步。

当card的内容与Ncard的内容不匹配时，开始播放新播放列表。在这种情况下，将卡片已经更新。

if acard != ncard:

acard=ncard

然后我们检查列表卡中的ID是否包含在内。如果是，我们确定条目的索引，并找到SD卡上的文件夹编号。我们将组织移交给播放列表player（）。她获得了对OLED对象的引用，文件夹编号和路上的标题数量。

如果卡在卡中：

d.clearFT(0, 2, 15, 5, False)

t=cards.index(acard) # Ordnernummer

d.writeAt("PLAYLIST {}".format(t), 0, 3, False)

d.writeAt(listen[t], 0, 4)

player(d, t, filesInFolder[t])

卡片ID不在cards Found中，在进入主循环的下一轮之前，我们得到一个错误消息。

对于自主公司，不连接PC机，必须将名称为main.py的程序上传到ESP32的flash中。该过程如上所述。或者，你也可以在“文件-菜单”中选择“另存为”。然后选择目标Micropython设备。如果你现在感染了电池板上的ESP32，该程序在没有PC的情况下启动。

会议快结束了。玩家的装备还有其他选择。如果你想要声音更大，在DFPlayer Mini的立体声输出上放一个放大器。只需几个按钮，你就可以在标题中滚动，通过无线局域网连接，你可以用一个Android应用程序完全控制它，这个应用程序很容易使用麻省理工学院的应用程序- inventor 2就可以创建。

本文编译自hackster.io