本次使用的INMP441是一個(gè)數(shù)字麥克風(fēng)，即本身包含了ADC，傳遞進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)是數(shù)字量。得到的數(shù)據(jù)便是直接的PCM編碼格式的數(shù)據(jù)，若想生成WAV文件，只需要生成一個(gè)wav head來(lái)標(biāo)識(shí)即可。
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概括
前一陣子想著語(yǔ)音識(shí)別作為物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的一部分，前提是獲取到語(yǔ)音的聲音數(shù)據(jù)。對(duì)于聲音收錄數(shù)字化，stm32有很多現(xiàn)成的樣例，而OpenHarmony方面較少該方面的資料。便想著在OpenHarmony實(shí)現(xiàn)接收INMP441麥克風(fēng)模塊。本次實(shí)現(xiàn)通過(guò)I2S接收INMP441模塊的PCM數(shù)據(jù)。
環(huán)境
- OpenHarmony-3.1
- 潤(rùn)和hispark_pegasus Hi3861開發(fā)板
- DevEco Device Tool
- SerialPlot
- INMP441麥克風(fēng)模塊
聲音數(shù)字化
生活中的聲音是通過(guò)一定介質(zhì)傳播的波、主要由振幅和頻率兩個(gè)指標(biāo)來(lái)描述。
聲音數(shù)字化：麥克風(fēng)將聲音以量化位數(shù)將聲音數(shù)字化，常見的量化位深有16bit、24bit、32bit，其意義就是將每個(gè)采樣點(diǎn)用多少位表示聲音振幅的范圍，其位深越大音質(zhì)越好。麥克風(fēng)再根據(jù)采樣率進(jìn)行采集聲音，采樣率的意思就是1秒中采集聲音的次數(shù)，采樣率越高音質(zhì)越好。還決定音質(zhì)的便是聲道數(shù)，使用雙聲道可以大大豐富聲音的表現(xiàn)力，但隨之而來(lái)的便是數(shù)據(jù)量的翻倍。
現(xiàn)實(shí)生活中的聲音信號(hào)是如下圖般的波形圖，但是我們的計(jì)算機(jī)中只能保存數(shù)值。于是我們將波形圖量化，使用一個(gè)個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)記錄聲音。
本次使用的INMP441是一個(gè)數(shù)字麥克風(fēng)，即本身包含了ADC，傳遞進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)是數(shù)字量。得到的數(shù)據(jù)便是直接的PCM編碼格式的數(shù)據(jù)，若想生成WAV文件，只需要生成一個(gè)wav head來(lái)標(biāo)識(shí)即可。
// 生成wav header，32bit 位深
void wavHeader(byte* header, int wavSize){ // 數(shù)字小端格式，字符大端格式
header[0] = 'R';
header[1] = 'I';
header[2] = 'F';
header[3] = 'F';
unsigned int fileSize = wavSize + headerSize - 8;
header[4] = (byte)(fileSize & 0xFF); // file size, 4byte integer
header[5] = (byte)((fileSize >> 8) & 0xFF);
header[6] = (byte)((fileSize >> 16) & 0xFF);
header[7] = (byte)((fileSize >> 24) & 0xFF);
header[8] = 'W';
header[9] = 'A';
header[10] = 'V';
header[11] = 'E';
header[12] = 'f';
header[13] = 'm';
header[14] = 't';
header[15] = ' ';
header[16] = 0x10; // length of format data = 16, 4byte integer
header[17] = 0x00;
header[18] = 0x00;
header[19] = 0x00;
header[20] = 0x01; // format type:1(PCM), 2byte integer
header[21] = 0x00;
header[22] = 0x01; // channel number:1, 2byte integer
header[23] = 0x00;
header[24] = 0x80; // sample rate:16000=0x00003E80, 4byte integer
header[25] = 0x3E;
header[26] = 0x00;
header[27] = 0x00;
header[28] = 0x00; // SampleRate*BitPerSample*ChannelNum/8=16000*32*1/8=64000=0x0000FA00, 4byte integer
header[29] = 0xFA;
header[30] = 0x00;
header[31] = 0x00;
header[32] = 0x04; // BitPerSample*ChannelNum/8 = 4, 2byte integer
header[33] = 0x00;
header[34] = 0x20; // BitPerSample:32 = 0x0020, 2byte integer
header[35] = 0x00;
header[36] = 'd';
header[37] = 'a';
header[38] = 't';
header[39] = 'a';
header[40] = (byte)(wavSize & 0xFF);
header[41] = (byte)((wavSize >> 8) & 0xFF);
header[42] = (byte)((wavSize >> 16) & 0xFF);
header[43] = (byte)((wavSize >> 24) & 0xFF);
}
針腳定義
本次實(shí)驗(yàn)只用到了以下四個(gè)I2S的針腳
- SCK（CK）：串行時(shí)鐘，由主機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘線，用于控制每位數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)序，SCK頻率= 聲道數(shù) 采樣頻率 * 采樣位數(shù)*，在OpenHarmony上被定義為BCLK口
- SD：I2S數(shù)據(jù)線，從機(jī)通過(guò)此發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)，在OpenHarmony上被定義為RX口
- WS：聲道選擇線，由主機(jī)發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)根據(jù)此判斷發(fā)送左聲道還是右聲道。低電平為左聲道，高電平為右聲道。
- L/R：左右聲道選擇線，指定此從機(jī)為左聲道還是右聲道。低電平為左聲道，高電平為右聲道。
INMP441 | Hi3861 |
SCK | 7 |
SD | 11 |
W | 8 |
L/R | 根據(jù)需求接GND或3V3 |
GND | GND |
VDD | 3V3 |
查看音頻波形
Hi3861接收到了麥克風(fēng)模塊上傳的音頻數(shù)據(jù)，我們可以利用串口將音頻數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦，電腦使用串口繪畫工具SerialPlot查看音頻波形，該工具的使用方法和使用其他串口工具相似，網(wǎng)上也有許多使用教程，這里就不再詳細(xì)闡述。
代碼
流程:
- 初始化IO口
- 配置I2S（采樣率為8KHz,量化位數(shù)為24bit）
- 初始化I2S
- 讀取I2S數(shù)據(jù),OpenHarmony的讀取函數(shù)得到的數(shù)據(jù)就是24bit數(shù)字量；無(wú)需像stm32需要讀取的數(shù)據(jù)是byte類型，然后再拼接。
數(shù)據(jù)將以LRLR分布,即是一個(gè)左聲道數(shù)據(jù),一個(gè)右聲道數(shù)據(jù)分布
若是只使用到單聲道,也是LRLR分布,另外一個(gè)聲道數(shù)據(jù)為0
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "iot_gpio.h"
#include "iot_pwm.h"
#include "iot_i2c.h"
#include "iot_errno.h"
#include "hi_dma.h"
#include "hi_types_base.h"
#include "hi_i2s.h"
#include "hi_io.h"
void i2s_init_demo(void)
{
hi_u32 ret;
//初始化IO口
IoTGpioInit(HI_IO_NAME_GPIO_7);
IoTGpioInit(HI_IO_NAME_GPIO_8);
IoTGpioInit(HI_IO_NAME_GPIO_11);
IoTGpioInit(HI_IO_NAME_GPIO_10);
hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_7, HI_IO_FUNC_GPIO_7_I2S0_BCLK);
hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_8, HI_IO_FUNC_GPIO_8_I2S0_WS);
hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_11, HI_IO_FUNC_GPIO_11_I2S0_RX);
hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_10, HI_IO_FUNC_GPIO_10_I2S0_TX);
ret = hi_i2s_deinit();
//配置I2S,采樣率為8KHz,量化位數(shù)為24bit
hi_i2s_attribute i2s_cfg = {
.sample_rate = HI_I2S_SAMPLE_RATE_8K,
.resolution = HI_I2S_RESOLUTION_24BIT,
};
if (ret != HI_ERR_SUCCESS)
printf("Failed to deinit i2s!\n");
//初始化
ret = hi_i2s_init(&i2s_cfg);
if (ret != HI_ERR_SUCCESS)
printf("Failed to init i2s!\n");
printf("ret = %d \n", ret);
printf("I2s init succrss!\n");
}
void i2s_main_demo(void)
{
hi_u32 ret;
i2s_init_demo();
sleep(2);
hi_u32 get_buff[100] = {0};
while(1)
{
//讀取I2S信息
hi_i2s_read(get_buff, 100, HI_SYS_WAIT_FOREVER);
for (int i = 0; i < 100;i++)
{
printf("%d\n", get_buff[i]);
}
}
}
//demo線程創(chuàng)建
void INMP441TestDemo(void)
{
osThreadAttr_t attr;
attr.name = "INMP441Task";
attr.attr_bits = 0U;
attr.cb_mem = NULL;
attr.cb_size = 0U;
attr.stack_mem = NULL;
attr.stack_size = 10240;
attr.priority = osPriorityNormal;
if (osThreadNew(i2s_main_demo, NULL, &attr) == NULL)
{
printf("[INMP441Task] Falied to create INMP441Task!\n");
}
}
APP_FEATURE_INIT(INMP441TestDemo);
static_library("mic_test") {
sources = [
"inmp441_demo.c",
]
include_dirs = [
"http://utils/native/lite/include",
"http://kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
"http://base/iot_hardware/peripheral/interfaces/kits",
"http://device/soc/hisilicon/hi3861v100/hi3861_adapter/hals/communication/wifi_lite/wifiservice",
"http://device/soc/hisilicon/hi3861v100/hi3861_adapter/kal",
"http://ohos_bundles/@ohos/device_soc_hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/include",
"http://device/soc/hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/include"
]
}??想了解更多關(guān)于開源的內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：??
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