上次对音量设置不太在乎，结果发现其中还是有不少知识的，补上一篇关于音量寄存器和硬件电路关系的笔记。

设置音量

(ES8311_REG32, 0xff) // DAC 音量，默认是0，最大255，可以编个映射的函数设定音量曲线调整。

简单粗暴的方法是直接把0-100映射到寄存器的0-0xff值，缺点是同样的程序，不同的功放会导致声音大小不一样。

官方组件中的说明：为了平衡在不同平台上播放相同内容的响度差异，需要了解音频增益的相关机制。简单说来音频增益包括软件增益 （可调节）和硬件增益 (不可调节) 两部分。软件增益可以通过改变音频数据的幅值或者改变音量寄存器实现。硬件增益受外围电路的影响，主要取决于模拟信号的放大系数。实现中选取了典型的影响参数 esp_codec_dev_hw_gain_t，作为配置参数进行配置，以抵消平台间响度差异，详情可参考代码注释 [esp_codec_dev_vol.h]。

于是跟进“简单“看一下，又花了一晚上补知识 。
ES8311中，0x32寄存器的0-255对应-95.5dB-32.0dB，寄存器值每改变1，对应改变0.5dB。人耳对声音的感知是对数关系,如果我们希望让耳朵感觉调音量大小时是连续变化的，就要按dB来进行改变，虽然寄存器值和DB一一对应，但其中涉及一些计算，需要先按DB计算，并参考一些DB值，最后换成寄存器对应值进行写入。

音量响度的直观感觉有这样一个参考：

从ES8311本身来看，达到32dB已经是寄存器的极限了，但在ES8311后面的功放芯片电路（PA）还会产生增益，最后要把软件增益和硬件增益相加才是最终增益，为了不至于换个功率大点的功放就要重写调音量范围的程序，需要考虑用总的增益来设置这个寄存器。做到所见即所得。就是程序里写多少DB，输出就是多少DB（当然是在功放提供的最大范围内）。
硬件电路的增益要测量，具体了解个大概意思就行，我以耳朵感受为准，估个差不多的值。
这其中还有一个匹配的情况，如果DAC输出电压 > PA输入电压：那在软件设置增益时需要衰减，如果DAC输出电压 < PA输入电压：那在软件设置增益时需要放大。
这么说很枯燥，上例子：
本次硬件电路中，ES8311的输出范围是0-3.3V，PA的输入范围是0-5V，因此这两个在匹配时，已经因为电压的原因产生了一个负增益值：
20 * log10(3.5 / 5) = -3.61 dB
因此软件设置时，首先就得增加3.61dB，后面输入时才能达到0dB。
假设PA输出时增益是20，那么理论上寄存器设成-17.39时，通过PA输入，再通过输出，增益就是0dB，简单的数学加法
-17.39 - 3.16 + 20 = 0。
反过来说，如果你想达到最终20dB的响度，那寄存器就要设成3.61，相对于寄存器，后面硬件电路实际提供的增益只有17.39dB。这就是官方说明里那段话的意思。

官方的新组件中通过以下函数来实现硬件总增益计算，供后面校准实际增益用，其中pa_gain是PA的增益，以刚才的例子中电压及PA增益来计算，这个函数的返回值是17.39，先记住这个数，后面分析程序要用。

float esp_codec_dev_col_calc_hw_gain(esp_codec_dev_hw_gain_t *hw_gain)
{
    float pa_voltage = hw_gain->pa_voltage;
    float dac_voltage = hw_gain->codec_dac_voltage;
    if (pa_voltage == 0.0) {
        pa_voltage = 5.0;
    }
    if (dac_voltage == 0.0) {
        dac_voltage = 3.3;
    }
    return 20 * log10(dac_voltage / pa_voltage) + hw_gain->pa_gain;
}

官方新版组件是在初始化ES8311过程时调用了这个函数，保留了这个校准值。

下面具体分析设置音量的函数es8311_set_vol()。

static int es8311_set_vol(const audio_codec_if_t *h, float db_value)
{
    audio_codec_es8311_t *codec = (audio_codec_es8311_t *) h;
    if (codec == NULL) {
        return ESP_CODEC_DEV_INVALID_ARG;
    }
    if (codec->is_open == false) {
        return ESP_CODEC_DEV_WRONG_STATE;
    }
    //-------------------------------------
    db_value -= codec->hw_gain;
    int reg = esp_codec_dev_vol_calc_reg(&vol_range, db_value);
    ESP_LOGD(TAG, "Set volume reg:%x db:%d", reg, (int) db_value);
    return es8311_write_reg(codec, ES8311_DAC_REG32, (uint8_t) reg);
}

从分割线之后开始，参数 db_value 是想要设置的音量响度。
以期望得到的音量减去硬件电路增益，也就是刚才的17.39，得到校准后的增益值;
比如我们希望实现最终45dB的输出,那实际要设的寄存器值是45-17.39=27.61;
调用esp_codec_dev_vol_calc_reg()函数，把这个27.61映射成寄存器值;
最后写入寄存器0x32中。

esp_codec_dev_vol_calc_reg()函数把27.61映射寄存器值的过程如下：

int esp_codec_dev_vol_calc_reg(const esp_codec_dev_vol_range_t *vol_range, float db)
{
    if (vol_range->max_vol.db_value == vol_range->min_vol.db_value) {
        return vol_range->max_vol.vol;
    }
    if (db >= vol_range->max_vol.db_value) {
        return vol_range->max_vol.vol;
    }
    if (db <= vol_range->min_vol.db_value) {
        return vol_range->min_vol.vol;
    }
    float ratio =
        (vol_range->max_vol.vol - vol_range->min_vol.vol) / (vol_range->max_vol.db_value - vol_range->min_vol.db_value);
    return (int) ((db - vol_range->min_vol.db_value) * ratio + vol_range->min_vol.vol);
}

参数 vol_range是提前预设值，就是0x32寄存器能提供的最大范围。
ES8311提供了1-7位，范围是0至255，对应-95.5至32dB。
函数首先限制了dB的范围，也就是说你要设的27.61在-95.5至32这个范围里，从这里可以看出，按例子的参数，最大响度也就输出32+27.61=57.61dB;
然后计算出寄存器值与dB的映射系数是2，即每加减0.5dB，寄存器加减1。
最后计算寄存器值。说真的，真是很烦看到一个数学式子用了这么长的名字来代替，实在看不下去，但这个式子可以通用，将来换个寄存器和DB值是其他对应方式的，改vol_range值就行了，计算公式还可以用。
要是专门优化成ES8311用,核心就一句：

    return (int) ((db + 95.5) * 2);  

寄存器值应该是246