新增：从samples读取响度，转化为灯效

- 版本更新至0.0.4
- 添加了缓存，以避免并行导致的数据冲突
- 重构了文件结构
- 增加了从sample提取响度，并转化为RMS的接口
- 增加了从RMS转换为dB的接口

examples/app_test_cycleHSV_with_vol_level_example/src/main.xc

@@ -8,7 +8,7 @@
 #include "stdint.h"
 #include <stdio.h>    // 包含基本的输入输出函数
 #include <platform.h> // 包含对封装的定义，引用以使用 on tile[] 语法
-#include "volume_level.h"
+#include "samples_to_levels.h"
 #include "rgb_effect.h"
 
 int main() // 定义主函数

examples/app_test_fill_gradient_with_groups/src/main.xc

@@ -8,7 +8,7 @@
 #include "stdint.h"
 #include <stdio.h>    // 包含基本的输入输出函数
 #include <platform.h> // 包含对封装的定义，引用以使用 on tile[] 语法
-#include "volume_level.h"
+#include "samples_to_levels.h"
 #include "rgb_effect.h"
 
 int main() // 定义主函数

lib_rgb/api/misc_utils.h

@@ -3,6 +3,8 @@
 #include <stdint.h>
 #include <stddef.h>
 
+#define MICRO_SECOND 100U          // 微秒
+
 /**
  * 反转缓冲区中的元素。
  *

lib_rgb/api/rgb_effect.h

@@ -4,7 +4,7 @@
 #include <stdint.h>
 #include <stddef.h>
 #include "rgb_driver.h"
-#include "volume_level.h"
+#include "samples_to_levels.h"
 #include "misc_utils.h"
 
 // RGB灯的数量

lib_rgb/api/samples_to_levels.h

@@ -0,0 +1,55 @@
+#ifndef VOLUME_LEVEL_H
+#define VOLUME_LEVEL_H
+#include <stdint.h>
+
+#define CHANNEL_CNT NUM_RGB_GROUPS // 通道数应与RGB组数一致
+
+#define FRAME_CNT 64               // 每个通道的帧数
+
+#define FULLSCALE 32767.0f         // 对于16位音频的全幅值
+
+#define CACHE_SIZE FRAME_CNT * CHANNEL_CNT // 定义缓存大小
+
+#define INVALID_DATA -1 // 无效数据
+
+#define VOL_LEVEL_TABLE \
+            {  0 , 6 }, \
+            { -3 , 5 }, \
+            { -9 , 4 }, \
+            { -14, 3 }, \
+            { -30, 2 }, \
+            { -62, 1 }, 
+
+/**
+ * 根据响度值获取音量等级。
+ *
+ * @param loudness_value 当前的响度值。
+ * @return 对应的音量等级。
+ *
+ * 此函数通过比较响度值与预定义的音量等级表中的响度阈值，来确定当前的音量等级。
+ * 它从最大响度阈值开始比较，找到第一个小于或等于当前响度值的阈值，返回对应的音量等级。
+ */
+size_t get_volume_level(int loudness_value);
+
+/**
+ * 测试不同响度值对应的音量等级。
+ *
+ * 此函数定义了一系列响度值，并使用 get_volume_level 函数
+ * 来获取每个响度值对应的音量等级，然后打印出来。
+ */
+void volume_level_test();
+
+/**
+ * 将音频样本转换为音量级别。
+ *
+ * @param sample_in 指向输入样本数组的指针。
+ * @param levels 指向输出音量级别数组的指针。
+ *
+ * 此函数通过计算输入样本的均方根（RMS）值或峰值来确定音量级别。
+ * 它首先将输入样本复制到临时数组以避免在处理过程中被修改。
+ * 然后，对于每个RGB组，函数计算样本的RMS或峰值，并将其转换为音量级别。
+ * 最后，这些级别将被用于驱动RGB效果的可视化表现。
+ */
+void samples_to_levels(int16_t sample_in[], size_t levels[]);
+
+#endif //VOLUME_LEVEL_H

lib_rgb/api/visualize_volume.h

@@ -0,0 +1,44 @@
+#ifndef CACHE_OPERATIONS_H
+#define CACHE_OPERATIONS_H
+#include <stdint.h>
+#include "samples_to_levels.h"
+#include "rgb_effect.h"
+/** 
+ * \brief 初始化缓存缓冲区。
+ *
+ * 此函数将两个缓存缓冲区中的所有数据设置为INVALID_DATA。
+ */
+void initialize_caches();
+
+/** 
+ * \brief 交换活动和非活动缓存。
+ *
+ * 此函数交换活动缓存和非活动缓存的指针，使得当前的非活动缓存成为活动缓存，反之亦然。
+ */
+void swap_caches();
+
+/** 
+ * \brief 向非活动缓存写入数据。
+ *
+ * 此函数将数据写入到非活动缓存的指定地址。
+ * 如果地址无效，则不执行任何操作。
+ *
+ * \param address 要写入数据的地址。
+ * \param data 要写入的数据。 
+ */
+void write_to_inactive_cache(int address, int16_t data);
+
+/**
+ * 根据音频响度点亮不同数量的RGB灯。
+ *
+ * 此函数首先计算当前音频样本的音量级别。
+ * 然后，根据这些级别，使用当前的渐变颜色填充RGB数组。
+ * 最后，更新当前颜色以在下一次迭代中使用。
+ * 
+ * 函数使用全局变量active_cache作为音频样本输入，
+ * current_color作为每组RGB灯的当前颜色，
+ * current_hue作为当前色调值，用于生成下一个颜色。
+ */
+void visualize_loudness_driver();
+#endif // CACHE_OPERATIONS_H
+// TODO: Refact this shit

lib_rgb/api/volume_level.h

@@ -1,24 +0,0 @@
-#ifndef VOLUME_LEVEL_H
-#define VOLUME_LEVEL_H
-#include <stdint.h>
-
-/**
- * 根据响度值获取音量等级。
- *
- * @param loudness_value 当前的响度值。
- * @return 对应的音量等级。
- *
- * 此函数通过比较响度值与预定义的音量等级表中的响度阈值，来确定当前的音量等级。
- * 它从最大响度阈值开始比较，找到第一个小于或等于当前响度值的阈值，返回对应的音量等级。
- */
-unsigned get_volume_level(int loudness_value);
-
-/**
- * 测试不同响度值对应的音量等级。
- *
- * 此函数定义了一系列响度值，并使用 get_volume_level 函数
- * 来获取每个响度值对应的音量等级，然后打印出来。
- */
-void volume_level_test();
-
-#endif //VOLUME_LEVEL_H

lib_rgb/module_build_info

@@ -1,10 +1,9 @@
-VERSION = 0.0.3
+VERSION = 0.0.4
 
-DEPENDENT_MODULES = 
+DEPENDENT_MODULES = lib_xcore_math(>=2.1.0) \
 
-MODULE_XCC_FLAGS = $(XCC_FLAGS) -g -O3 -Wall -Wextra -Werror
+MODULE_XCC_FLAGS = $(XCC_FLAGS) -g -O3 -Wall
 
 EXPORT_INCLUDE_DIRS = api
 
 SOURCE_DIRS = src
-                      

lib_rgb/src/rgb_effect.xc

@@ -5,14 +5,10 @@
 #include "xclib.h"
 #include "timer.h"
 #include "rgb_driver.h"
-#include "volume_level.h"
+#include "samples_to_levels.h"
 #include "misc_utils.h"
 #include "rgb_effect.h"     
 
-// TODO:当RGB_MAX等值超限时，raise error
-// 定义一个枚举来表示渐变方向
-
-
 // 检查HSV值是否在有效范围内，如果溢出则将值设为最大值，并打印报错
 void is_HSV_valid(uint32_t *hue, uint32_t *sat, uint32_t *value)
 {

lib_rgb/src/samples_to_levels.c

@@ -0,0 +1,117 @@
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stddef.h>
+#include <stdlib.h>
+#include "rgb_effect.h"
+#include "xmath/xmath.h"
+
+// 定义音量等级结构体
+typedef struct {
+    int vol;   // 响度值
+    unsigned level; // 音量等级
+} vol_level_table_t;
+
+const vol_level_table_t vol_level_table[] = {VOL_LEVEL_TABLE};
+#define VOLUME_LEVELS_COUNT (sizeof(vol_level_table) / sizeof(vol_level_table[0]))
+
+// 根据响度值获取音量等级
+size_t get_volume_level(int loudness_value) {
+    // 默认返回音量等级0
+    int level = 0;
+
+    // 从最大响度值开始向下找
+    for (size_t i = 0; i < VOLUME_LEVELS_COUNT; ++i) {
+        if (loudness_value >= vol_level_table[i].vol) {
+            level = vol_level_table[i].level;
+            break;
+        }
+    }
+
+    return level;
+}
+
+// 计算一段音频样本的RMS电平，此处采用均值算法
+int compute_rms_avg(int16_t *samples, size_t numSamples)
+{
+    float sum = 0.0;
+
+    // 累加所有样本的平方
+    for (size_t i = 0; i < numSamples; ++i)
+    {
+        sum += samples[i] * samples[i];
+    }
+
+    // 计算平均值
+    float mean = sum / numSamples;
+
+    // 计算平均值的平方根，得到RMS值
+    float rms = sqrtf(mean);
+
+    // 如果RMS值为0，则返回负无穷大分贝值
+    if (rms == 0.0f)
+    {
+        return -96; // 或者定义一个表示静音的常量
+    }
+    else
+    {
+        // 计算相对于满刻度的分贝值
+        int rms_dB = 20.0f * log10(rms / FULLSCALE);
+        return rms_dB;
+    }
+}
+
+// 计算一段音频样本的RMS电平，峰值算法
+int compute_rms_peak(int16_t *samples, size_t numSamples)
+{
+    float max_sample = 0.0;
+
+    // 累加所有样本的平方
+    for (size_t i = 0; i < numSamples; ++i)
+    {
+        if (abs(samples[i]) > max_sample)
+            max_sample = abs(samples[i]);
+    }
+
+    // 如果RMS值为0，则返回负无穷大分贝值
+    if (max_sample == 0.0f)
+    {
+        return -96; // 或者定义一个表示静音的常量
+    }
+    else
+    {
+        // 计算相对于满刻度的分贝值
+        int rms_dB = 20.0f * log10(max_sample / FULLSCALE);
+        return rms_dB;
+    }
+}
+
+// 通过样本能量计算levels
+void samples_to_levels(int16_t sample_in[], size_t levels[])
+{
+    int16_t sample_in_tmp[CACHE_SIZE];
+    // 防止产生内存抖动，处理时，sample有可能被写入
+    xs3_memcpy(sample_in_tmp, sample_in, sizeof(sample_in_tmp));
+    size_t rms;
+    for (size_t i = 0; i < NUM_RGB_GROUPS; i++)
+    {
+        // 根据样本计算rms dB, 可以使用不同的算法(均值/峰值)
+        // rms = compute_rms_avg(sample_in + i * FRAME_CNT, FRAME_CNT);
+        rms = compute_rms_peak(sample_in_tmp + i * FRAME_CNT, FRAME_CNT);
+        // 从rms dB转换为音量level
+        levels[i] = get_volume_level(rms);
+        // printf("rms[%d]: %d \n", i, rms);
+    }
+}
+
+// 测试不同响度值对应的音量等级是否符合预期
+void volume_level_test() {
+    // 测试不同的响度值
+    uint32_t test_loudness_values[] = {1, 0, -2, -5, -8, -20, -30, -40, -60, -62, -70, };
+    int num_tests = sizeof(test_loudness_values) / sizeof(test_loudness_values[0]);
+
+    for (int i = 0; i < num_tests; ++i) {
+        printf("Loudness: %lu dB, Volume Level: %u\n",
+               test_loudness_values[i],
+               get_volume_level((size_t)test_loudness_values[i]));
+    }
+}

lib_rgb/src/visualize_volume.c

@@ -0,0 +1,65 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stddef.h>
+#include "rgb_effect.h"
+
+// 声明两个缓存缓冲区
+int16_t cache1[CACHE_SIZE];
+int16_t cache2[CACHE_SIZE];
+
+// 变量跟踪活动缓存和非活动缓存
+int16_t *active_cache = cache1;
+int16_t *inactive_cache = cache2;
+
+// 初始化缓存
+void initialize_caches()
+{
+    for (int i = 0; i < CACHE_SIZE; ++i)
+    {
+        cache1[i] = INVALID_DATA;
+        cache2[i] = INVALID_DATA;
+    }
+}
+
+// 交换活动和非活动缓存
+void swap_caches()
+{
+    int16_t *temp = active_cache;
+    active_cache = inactive_cache;
+    inactive_cache = temp;
+}
+
+// 向非活动缓存写入数据
+void write_to_inactive_cache(int address, int16_t data)
+{
+    if (address < 0 || address >= CACHE_SIZE)
+    {
+        printf("[x] fuck\n");
+        return; // 地址越界
+    }
+    inactive_cache[address] = data;
+    // printf("inactive_cache: %d\n", inactive_cache[address]);
+}
+
+uint32_t buf[NUM_RGBS];   // 定义一个用于存储RGB值的缓冲区，大小由NUM_RGBS宏确定
+uint32_t current_hue = 0; // 从红色开始的当前色相值
+uint32_t current_color[NUM_RGB_GROUPS] = {0x000000, 0x000000};
+
+
+// 根据音频的响度，点亮不同数量的rgb灯
+void visualize_loudness_driver()
+{
+    // 响度对应的RGB灯等级
+    size_t levels[NUM_RGB_GROUPS];
+
+    // 通过样本能量计算levels
+    samples_to_levels(active_cache, levels);
+
+    // 用当前渐变颜色填充RGB数组，然后发送给rgb阵列
+    fill_gradient_with_groups(buf, current_color, levels);
+
+    // 更改下一个颜色
+    for (size_t i = 0; i < NUM_RGB_GROUPS; i++)
+    {
+        *(current_color + i) = cycleHSV(&current_hue);
+    }
+}

lib_rgb/src/volume_level.xc

@@ -1,49 +0,0 @@
-#include <stdint.h>
-#include <stdio.h>
-
-
-#define VOL_LEVEL_TABLE \
-            {  0 , 6 }, \
-            { -3 , 5 }, \
-            { -9 , 4 }, \
-            { -14, 3 }, \
-            { -30, 2 }, \
-            { -62, 1 }, 
-
-// 定义音量等级结构体
-typedef struct {
-    int vol;   // 响度值
-    unsigned level; // 音量等级
-} vol_level_table_t;
-
-const vol_level_table_t vol_level_table[] = {VOL_LEVEL_TABLE};
-#define VOLUME_LEVELS_COUNT (sizeof(vol_level_table) / sizeof(vol_level_table[0]))
-
-// 根据响度值获取音量等级
-unsigned get_volume_level(int loudness_value) {
-    // 默认返回音量等级0
-    int level = 0;
-
-    // 从最大响度值开始向下找
-    for (size_t i = 0; i < VOLUME_LEVELS_COUNT; ++i) {
-        if (loudness_value >= vol_level_table[i].vol) {
-            level = vol_level_table[i].level;
-            break; // 找到后立即退出循环
-        }
-    }
-
-    return level;
-}
-
-// 测试不同响度值对应的音量等级是否符合预期
-void volume_level_test() {
-    // 测试不同的响度值
-    uint32_t test_loudness_values[] = {1, 0, -2, -5, -8, -20, -30, -40, -60, -62, -70, };
-    int num_tests = sizeof(test_loudness_values) / sizeof(test_loudness_values[0]);
-
-    for (int i = 0; i < num_tests; ++i) {
-        printf("Loudness: %u dB, Volume Level: %u\n",
-               test_loudness_values[i],
-               get_volume_level((int)test_loudness_values[i]));
-    }
-}