CH34X-MPHSI高速Master扩展应用—《i2c-tools使用》

原创 已于 2025-11-10 11:03:24 修改 · 1k 阅读 · 0 ·
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#嵌入式硬件 #Linux #I2C扩展 #安卓I2C #Linux I2C

于 2023-07-04 17:06:06 首次发布
本文介绍了如何使用CH347USB转接芯片和CH34X-MPHSI-Master驱动在Linux系统中扩展I2C、SPI总线和GPIO资源。驱动安装后，系统会创建新的I2CMaster，允许直接挂载原有I2C设备。文章提供了示例代码，展示了如何添加设备驱动以及使用i2c-tools进行读写操作。默认I2C时钟为100kHz，不支持动态修改。
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本文介绍，基于USB2.0高速USB转接芯片CH347，配合厂商提供的USB转MPHSI（Multi Protocol High-Speed Serial Interface）Master总线驱动（CH34X-MPHSI-Master）为系统扩展I2C总线的用法，除此之外，还可以扩展SPI总线和GPIO等资源。

驱动软件正常工作后，会在系统下创建新的I2C Master，拥有独立的bus num，原I2C器件的设备驱动可直接挂载到该总线上，无需任何修改。

项目地址：GitHub - WCHSoftGroup/ch34x_mphsi_master_linux

 应用框图：

CH347F 的I2C接口

PIN脚I2C功能脚GPIO复用脚
11SCL-
12SDA-

CH347T 的I2C接口

PIN脚I2C功能脚GPIO复用脚
11SCLgpio3
12SDA-

CH347F/T支持至少4种I2C时钟：20kHz，100kHz，400kHz和750kHz。驱动配置的默认I2C时钟为100KHz，当前不支持动态修改该时钟频率，若需要修改可以在ch34x_mphsi_i2c_init函数中修改。

在Linux上增加对器件的驱动支持十分方便，只需要将该器件的设备驱动绑定到此Master驱动生成的总线下即可。举例：

modprobe bmi160_i2c
echo "bmi160 0x68" > /sys/bus/i2c/devices/i2c-$DEV/new_device

或

modprobe tcs3472
echo "tcs3472 0x29" > /sys/bus/i2c/devices/i2c-$DEV/new_device

驱动创建的I2C设备文件在/sys/bus/i2c/devices/i2c-$DEV/ 目录下

使用i2c-tools工具

1、加载驱动程序后，USB设备工作正常时，系统日志如下：

2、查看扩展的I2C Master的信息：

3、从步骤 1和2可以确认系统为USB设备分配的bus num（总线编号）

4、使用 i2cdetect 指令扫描 i2c device设备（使用eeprom演示）

5、使用 i2cset 和 i2cget 命令读写入1字节

 6、使用 i2ctransfer 命令读写多字节

更多的 ch347的master驱动特性，以及 i2c-tools 的用法可以交流补充~ 

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TTS引擎支持的语言和音色有限，请参考esp-sr文档。 关于TTS引擎的更多配置，可以参考esp_sr_tts.h中的定义，例如： - `ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaole`：中文女声 - `ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaoyu`：中文男声 - `ESP_SR_TTS_VOICE_Judy`：英文女声 - `ESP_SR_TTS_VOICE_Adam`：英文男声 如果遇到内存不足的问题，请调整堆大小（在menuconfig中）或使用外部PSRAM（如果ESP32-S3支持）。 引用说明： 本实现参考了乐鑫官方esp-sr组件中的TTS示例[^1]。 §§相关问题§§ 1. 如何调整TTS引擎的音量和语速？ 2. 如何将TTS合成的PCM数据保存到SD卡？ 3. 如何实现多语言切换的TTS？ 4. ESP32-S3的I2S输出如何连接外部功放？</think>### ESP32-S3本地TTS实现方案 以下是在ESP32-S3上使用ESP-IDF实现本地文本转PCM音频播放的完整解决方案，基于乐鑫的ESP-SR语音识别框架实现本地TTS功能。 ```mermaid graph TD A[输入文本] --> B[本地TTS引擎] B --> C[生成PCM数据] C --> D[I2S配置] D --> E[i2s_channel_write] E --> F[音频输出] ``` #### 1. 环境准备 在`CMakeLists.txt`中添加必要组件： ```cmake set(EXTRA_COMPONENT_DIRS $ENV{IDF_PATH}/components/esp-sr/esp-tts) include($ENV{IDF_PATH}/tools/cmake/project.cmake) ``` #### 2. 完整代码实现 ```c #include <stdio.h> #include "esp_log.h" #include "esp_sr_tts.h" #include "driver/i2s_std.h" #define I2S_BCK_PIN 17 #define I2S_WS_PIN 18 #define I2S_DOUT_PIN 8 #define SAMPLE_RATE 16000 // TTS引擎采样率 static const char *TAG = "TTS_DEMO"; static i2s_chan_handle_t tx_handle; // I2S初始化函数 void tts_i2s_init(void) { // 1. 创建I2S通道 i2s_chan_config_t chan_cfg = I2S_CHANNEL_DEFAULT_CONFIG(I2S_NUM_0, I2S_ROLE_MASTER); ESP_ERROR_CHECK(i2s_new_channel(&chan_cfg, &tx_handle, NULL)); // 2. 配置标准模式 i2s_std_config_t std_cfg = { .clk_cfg = I2S_STD_CLK_DEFAULT_CONFIG(SAMPLE_RATE), .slot_cfg = I2S_STD_PHILIPS_SLOT_DEFAULT_CONFIG(16, I2S_SLOT_MODE_MONO), .gpio_cfg = { .mclk = I2S_GPIO_UNUSED, .bclk = I2S_BCK_PIN, .ws = I2S_WS_PIN, .dout = I2S_DOUT_PIN, .din = I2S_GPIO_UNUSED } }; ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_init_std_mode(tx_handle, &std_cfg)); ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_enable(tx_handle)); } // TTS音频播放函数 void tts_play(const char *text) { // 1. 初始化TTS引擎 esp_sr_tts_handle_t *tts_handle; esp_sr_tts_config_t tts_config = { .voice = ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaole, // 中文女声 .speed = 1.0, // 语速 .pitch = 1.0 // 音调 }; ESP_ERROR_CHECK(esp_sr_tts_init(&tts_config, &tts_handle)); // 2. 生成PCM音频数据 int len = esp_sr_tts_generate(tts_handle, text); if (len <= 0) { ESP_LOGE(TAG, "TTS生成失败"); return; } // 3. 获取PCM数据指针 int16_t *pcm_data = esp_sr_tts_get_data(tts_handle); size_t bytes_written; // 4. 通过I2S播放音频 ESP_LOGI(TAG, "开始播放音频, 长度: %d 样本", len); ESP_ERROR_CHECK(i2s_channel_write(tx_handle, pcm_data, len * sizeof(int16_t), &bytes_written, portMAX_DELAY)); ESP_LOGI(TAG, "播放完成, 写入字节: %d", bytes_written); // 5. 清理资源 esp_sr_tts_destroy(tts_handle); } void app_main(void) { // 初始化I2S tts_i2s_init(); // 播放示例文本 tts_play("欢迎使用ESP32-S3语音合成系统"); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000)); tts_play("当前温度25摄氏度"); // 清理I2S资源 i2s_channel_disable(tx_handle); i2s_del_channel(tx_handle); } ``` #### 3. 关键配置说明 1. **TTS引擎参数**： ```c esp_sr_tts_config_t tts_config = { .voice = ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaole, // 支持中文的语音 .speed = 0.8, // 0.5~2.0范围 .pitch = 1.2 // 0.5~2.0范围 }; ``` 2. **支持的语音类型**： - `ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaole` (中文女声) - `ESP_SR_TTS_VOICE_Xiaoyu` (中文男声) - `ESP_SR_TTS_VOICE_Judy` (英文女声) - `ESP_SR_TTS_VOICE_Adam` (英文男声) #### 4. 硬件连接 ``` ESP32-S3 音频模块 GPIO17 ----> BCK (位时钟) GPIO18 ----> WS (声道选择) GPIO8 ----> DOUT (数据输出) GND ----> GND 3.3V ----> VCC (可选) ``` #### 5. 性能优化建议 1. **内存优化**： ```c // 在menuconfig中启用PSRAM CONFIG_SPIRAM=y CONFIG_ESP_SR_USE_PSRAM=y ``` 2. **降低延迟**： ```c // 修改I2S配置 std_cfg.clk_cfg.latency = 64; // 降低DMA缓冲区大小 ``` 3. **预加载语音数据**： ```c // 启动时预加载常用词汇 esp_sr_tts_preload(tts_handle, "温度"); esp_sr_tts_preload(tts_handle, "湿度"); ``` #### 6. 常见问题解决 1. **内存不足**： - 在`menuconfig`中增大堆大小：`Component config → Heap memory allocation → Minimum free heap size` - 使用外部PSRAM（ESP32-S3支持） 2. **音频失真**： - 检查采样率是否匹配：`SAMPLE_RATE`必须与TTS输出一致 - 确保I2S时钟配置正确： $$f_{BCK} = 2 \times \text{采样率} \times \text{位深} \times \text{通道数}$$ 3. **TTS初始化失败**： - 确认`esp-sr`组件已正确安装 - 检查语音模型文件是否存在于`/sdcard/esp_sr`目录 > 提示：首次运行时需要将语音模型文件复制到SPIFFS或SD卡中，路径为`/sdcard/esp_sr/esp_tts_ch_xiaole.bin`[^1]
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