如果你和老週一樣，小時候特別喜歡搞破壞（什麼電器都敢拆），那下面這樣小喇叭你一定見過。
這種喇叭其實以前很多錄音機都用，包括上小學時買來做英語聽力的便攜錄音機。嗯，就是放錄音帶的那種，錄音帶也叫磁帶或卡帶，有兩個輪子，錄音機的動力轉軸會帶動輪子轉動，然後就能聽到聲音了。
小時候，放學從學校走回家，途中就能看到不少於十處賣錄音帶的，有文具店的，有蹲路邊賣的，甚至連一些賣早餐的店也賣。至於是否正版，這個你懂的。反正 1.5 元到 2 元一盒，零花錢省點用的話，一個星期能買到兩三盒，然後回到家裡又可以嗨了。也不用擔心被長輩們發現，因為他們也喜歡聽，被發現了他們會和你一起分享。
玩具用的喇叭會稍微比這個小一點，有正圓形的，也有橢圓形的；老周曾經在一個電子琴裡拆出有正方形的喇叭，以老周幼年的拆機經驗，方形是極罕見的，正圓形居多。
網上購買，一般會買到有焊接杜邦線的，以及無焊接線的。
有焊接杜邦線的就爽了，直接上線；至於無線的，如果你焊接技術好的話，也可以自己焊，如果沒電烙鐵沒焊錫絲也不要緊，可以用帶杜邦頭的鱷魚夾，直接夾住接線孔就行了。畢竟兩邊的線離得比較遠，兩個鱷魚夾不會碰到一起，就不必擔心短路了。
除了上面介紹的喇叭，還有一種模組也能播放音樂，那就是蜂鳴器。
注意蜂鳴分為無源和有源，上圖中，左邊的是無源蜂鳴器，右邊的是有源蜂鳴器。
有源蜂鳴器，只要電平訊號就能發聲，而且只能產生固定音高的聲音，所以，想讓它播放音樂是沒門的。從圖中你會看到，有源蜂鳴器上那塊黑色的圓柱體（像牛糞的那個）上貼著紙籤，如果不撕掉，發出的聲音刺耳但音量很小；如果把紙籤撕掉，音量變大但沒那麼刺耳。我們這個讓喇叭播放音樂的實驗必須使用無源蜂鳴器，所以買的時候要看清楚是有源的還是無源的。
好了，上面介紹的是完成實驗的器件，至於是選小喇叭還是蜂鳴器，你看著辦，因為兩者原理一樣——我們物理課上學過，音高是由頻率決定的。
上一篇爛文中，老周扯了 PWM 調光的實驗，由於 PWM 能以不同的頻率輸出電平訊號，所以設定不同的頻率，再傳送PWM方波，就能讓喇叭發出不同音高的聲音了。喇叭不能直接上電源，那樣是不能放音樂的，只能聽見地雷爆炸的聲音。再次強調一下，是改變 PWM 的頻率，不是佔空比，改變佔空比只能控制聲音強度。
下面開始實驗，此次實驗老周選了一首很簡單的歌，大家都聽過的，《世上只有媽媽好》。簡譜如下：
速度是每分鐘 80 拍，所以每一拍（四分音符）的時長為 60/80 = 750 毫秒。接下來我們們確定一下曲中各音符的時值。
1、帶附點的四分音符，時值為 750 + 750/2 = 1125 ms。附點就是延長當前音符時值的一半，所以四分音符加附點就是加上半拍的時值。
2、四分音符：750ms。
3、八分音符：750 / 2 = 375ms。
4、二分音符，後面有一橫線的，就是兩拍，750 * 2= 1500 ms。
至於每個音符的頻率，可以直接網上查。
此處老周選用國際標準 A（中音 La）的頻率（440 Hz）作為中音音域的參考點，於是得到各音階的頻率。
| 音階 | 頻率 | 最終取值 | |
| 低音部分 | 低音 5 | 195.998 | 196 Hz |
| 低音 6 | 220.0 | 220 Hz | |
| 低音 7 | 246.942 | 247 Hz | |
| 中音部分 | 中音 1 | 261.626 | 262 Hz |
| 中音 2 | 293.665 | 294 Hz | |
| 中音 3 | 329.628 | 330 Hz | |
| 中音 4 | 349.228 | 349 Hz | |
| 中音 5 | 391.995 | 392 Hz | |
| 中音 6 | 440.0 | 440 Hz | |
| 中音 7 | 493.883 | 494 Hz | |
| 高音部分 | 高音 1 | 523.251 | 523 Hz |
封裝一個類，名為 NotePlayer，呼叫 PlayNote 方法播放指定頻率的聲音，持續 X 毫秒。
class NotePlayer : IDisposable { private PwmChannel _pwmch = null; // 建構函式 public NotePlayer() => _pwmch = PwmChannel.Create(0, 0); public void Dispose() { _pwmch?.Dispose(); } /// <summary> /// 播放指定頻率的聲音 /// </summary> /// <param name="freq">聲音訊率</param> /// <param name="duration">持續時間（毫秒）</param> public void PlayNote(int freq, int duration) { _pwmch.Frequency = freq; _pwmch.Start(); // 開始播放 DelayHelper.DelayMillis(duration); _pwmch.Stop(); // 停止播放 } }
核心部分是 PlayNote 方法，首先設定頻率，然後呼叫 PwmChannel 的Start方法開始傳送脈衝，隨後持續一段時間（這段時間就是音符的時值，請看上文），播放完後，呼叫 Stop方法停止脈衝，喇叭不發聲。
這裡面有個輔助方法 DelayMillis，用來暫停 X 毫秒，你完全可以用 Thread.Sleep 方法，這裡老周寫這個方法，用的是另一種思路——這是參考微軟的寫法。
class DelayHelper { public static void DelayMillis(int ms) { long ticks = ms * Stopwatch.Frequency / 1000; long targetTicks = Stopwatch.GetTimestamp() + ticks; do { Thread.SpinWait(1); } while (Stopwatch.GetTimestamp() < targetTicks); } }
原理是運用了 Stopwatch 類的計時器，GetTimestamp 方法總能返回計時器最新的 Tick，接著進入迴圈，每輪迴圈中呼叫 Thread.SpinWait(1) 只等待一個程式碼週期，這個時間很短，微秒級別的。迴圈退出條件是 GetTimestamp 方法返回的 Tick 達到我們預定好的時間。
這種方案適合對時間精度高的等待方案，比如等待幾十微秒的。
這裡要思考一件事：我們如果把每首曲子的音符都寫進程式碼中，如果要播放其他曲子就得改一大遍程式碼，很不靈活。當然像 Arduino 那樣沒有作業系統且內部儲存空間很小的板子，要麼把程式碼寫死，要麼加個外部的 SD 卡模組，把音符資訊放SD卡上，然後在程式碼中讀。對於樹莓派來說，這事情好辦得要命。樹莓派帶作業系統，而且自身有 micro SD 卡介面，讀寫檔案相當方便。
因此，老周把《世上只有媽媽好》的音符頻率和時值輸入到一個文字檔案中，要換曲子直接換個檔案就完事。格式很簡單，每行一個音符，包括頻率和時值，用空格分開。於是，《世上只有媽媽好》的檔案如下：
440 1125 392 375 330 750 392 750 523 750 440 375 392 375 440 1500 0 750 330 750 392 375 440 375 392 750 330 375 294 375 262 375 220 375 392 375 330 375 294 1500 0 750 294 1125 330 375 392 750 392 375 440 375 330 1125 294 375 262 1500 0 750 392 1125 330 375 294 375 262 375 220 375 262 375 196 1500 0 750
其中，你會看到有幾行，音符頻率是 0，這個是為了讓喇叭有停頓。
再寫一個 MusicPlayer 類，可以控制播放整首曲子，並可以指定迴圈次數。
public class MusicPlayer : IDisposable { private bool _playing = false; // 表示是否正在播放 NotePlayer _noteplayer = null; Stream _stream = null;// 檔案流 #region 建構函式 public MusicPlayer(string noteFilepath) { _noteplayer = new NotePlayer(); _stream = File.OpenRead(noteFilepath); } #endregion /// <summary> /// 播放音樂 /// </summary> /// <param name="count">重複次數，-1表示無限迴圈</param> public void Start(int count = 1) { _playing = true; if(count == -1) // 無限迴圈 { while(_playing) { PlaySong(); } } else { while (_playing && count > 0) { PlaySong(); count--; } } } /// <summary> /// 停止播放 /// </summary> public void Stop() => _playing = false; public void Dispose() { _stream?.Close(); _stream?.Dispose(); _noteplayer?.Dispose(); } #region 私有方法 private void PlaySong() { string line = null; _stream.Seek(0L, SeekOrigin.Begin); // 這裡一定要讓 leaveOpen 引數為 true // 不然 reader 關閉時會直接把檔案給釋放 // 後面就不能播放第二遍了 using StreamReader _noteReader = new(_stream, leaveOpen: true); line = _noteReader.ReadLine(); int freq, dura; while (_playing && (line is not null)) { string[] _s = line.Split(' '); if (!int.TryParse(_s[0].Trim(), out freq)) { continue; } if (!int.TryParse(_s[1].Trim(), out dura)) { continue; } if (freq < 0 || dura < 0) { continue; } // 播放音符 _noteplayer.PlayNote(freq, dura); // 播放完讀下一個音符 line = _noteReader.ReadLine(); } } #endregion }
開啟包含音符頻率和時值的檔案，一行一行地讀。每讀出一行，以空格作分隔符拆開字串——可拆成兩個元素的字串陣列。第一個元素為頻率，第二個元素為時值，隨後用前面封裝的 PlayNote 播放。
注意例項化 StreamReader 時，一定要保證它被釋放時不要關閉檔案，不然開啟檔案後只能播放一次了，後續的重複播放就會報錯。
回到程式的 Main 方法。
class Program { // 宣告欄位 static MusicPlayer ply = null; static void Main(string[] args) { // 當按取消鍵時清理資源 Console.CancelKeyPress += (_,_) => { ply?.Stop(); ply?.Dispose(); }; ply = new("./test01.txt"); // 嘗試通過命令列引數獲取播放次數 int count = -1; if(args is { Length: > 0}) { string s = args[0]; if(!int.TryParse(s,out count)) { count = -1; } } Console.WriteLine($"播放{count}次……"); ply.Start(count); ply.Dispose(); } }
這裡還實現了通過命令列引數來設定迴圈播放次數，-1為單曲迴圈。
最後是釋出，上傳到樹莓派。
下面看怎麼接線。
一、如果用小喇叭，注意正負極。如下圖，左邊是負極（接線孔右側有“-”），右邊是正極（接線孔左側有“+”）。負極接樹莓派的 GND（有多個，隨便挑一個），正極串聯一個大於 100 Ω 的電阻（電阻一定要接，不然會有破音，而且時間長了會燒掉喇叭，阻值 100 - 200 均可，電阻大了聲音小一點）後接 GPIO 18，這個你看過上一篇文章就知道了，4B 只有這個引腳能產生第一路 PWM，其他樹莓派你可以自己試。
二、使用無源蜂鳴器。這個得看你買的模組是什麼樣子的，老周買的這個是三個引腳的。
VCC 接樹莓派供電腳，3.3V 和 5V 均可，都相容，放心燒不了，上面有100歐的電阻。
GND 接樹莓派 GND。
IO 接樹莓派的 GPIO 18。
執行程式，就可以欣賞音樂了。
示例原始碼，請點選這裡
可以試聽一下效果
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補充一下，開發板只能產生方波，不能產生正弦（含餘弦）波，更不能產生疊加的交流聲波。所以，它只能依據頻率來產生不同的音高，你不能控制其音色，更別指望變成自制 Midi。樹莓派主機板上是有 3.5 mm 音訊介面的，要看電影要聽歌，跟電腦一樣，插個耳機或有源音響（如低音炮）即可。也可以去買一塊專門的功放模組（針對像 Arduino 那樣沒有音訊介面的板子），不用寫程式碼驅動，插上音響就能嗨。當然也有藍芽功放模組，網購無極限，啥都有可能買到。所以這年頭想DIY還是比較容易的。
下一篇爛文，老週會說一下用 PWM 來驅動舵機，以及調節風扇的轉速。