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通过使用ISD3900和STM32F446RE吸引观众并提升您的讲故事能力

您的个性化数字语音记录器

Rec&Play Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Rec&Play Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

了解我们的多消息录音和回放设备如何通过可定制的语音录音让您的回忆栩栩如生。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Rec&Play Click基于Nuvoton的ISD3900,这是一款带有ChipCorder®技术的多消息录音和回放设备。由于其提供的众多有用功能,这款IC迅速获得了人气。除了多种压缩和解压缩CODEC外,它还具有完全可编程的信号路径,支持多种不同的信号类型,使得任何类型的基于消息的应用设计都非常简单。POS终端的声音通知、使用语音通知事件的家用电器,甚至是类似录音机的设备,都可以非常迅速地通过这个Click板™实现。ISD3900允许使用消息索引而不是内存位置:一旦存储,消息可以通过其索引调用。还可以构建宏脚本(语音宏)。为了实现开箱即用的功能,Click板™配备了一个小型全向驻极体麦克风和一个微型8Ω扬声器。麦克风可以捕捉声音或语音录音。录音可以通过应用自动增益控制(AGC)来增强,该功能动态改变输入增益,有助于获得最合适的信号电平。AGC功能以及许多其他功能可以通过SPI接口进行配置。微型钕磁扬声器(内部扬声器)的尺寸仅为15 x 11mm,设计为输出高达0.7W的连续功率。它由ISD3900

 IC驱动,集成了一个小型0.5W D类放大器。内部扬声器的边缘有粘合剂,可以轻松安装在小的谐振箱内,从而增强其输出。然而,该扬声器仅在室内使用时效果较好。标记为EXT SPK的2极端子允许连接外部无源扬声器箱。当SPK SEL移动到EXT位置时,内部D类放大器的输出将路由到该连接器,而不是内部扬声器。一个差分BTL(桥接负载)输出也通过EXT SPK连接器提供,允许使用带有差分输入的外部放大器。AUX IN和AUX OUT是3.5mm插孔连接器,用于连接线路级输入和输出信号。AUX OUT连接器提供单端线路级输出,与大多数商业放大器、主动桌面扬声器、音响监视器等兼容。AUX IN是单端线路级输入,允许从家用PC、电视机、MP3播放器和任何其他设备捕捉声音,这些设备配备了线路输出连接器。音频采样率由外部晶体振荡器派生,额定为4.096MHz。该晶体振荡器允许主采样率高达32kHz。也可以使用较低的采样率,从而降低音质。除了采样率,音质还受所用压缩算法的影响。ISD3900支持多种不同的

CODEC。有关更多信息,请参阅ISD3900 IC数据手册。除了ISD3900,此Click板™还包含另一个IC:它是标记为W25Q64的非易失性存储模块,这是Winbond的64 Mbit串行闪存。该存储模块具有64 Mbit密度,以8位字排列,允许存储长达32分钟的音频。ISD3900具有一组控制设备各个方面的寄存器:通过SPI接口写入适当的配置寄存器可以配置整个声音路径。ISD3900还处理与Flash相关的命令,如格式化、擦除、读取、写入等。尽管简化了,编程ISD3900可能看起来很复杂,但在MIKROE环境中使用时,操作Click板™非常容易。它由兼容mikroSDK的库支持,包含加速软件开发的功能。提供了几种预配置的声音路径设置,节省了宝贵的时间。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。如果使用不同逻辑电平的MCU,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Rec&Play Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

SPI Ready Status
PC0
AN
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Rec&Play Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含Rec&Play Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • recplay_read_status - 查询ISD3900设备状态的功能

  • recplay_erase_msg - 擦除从指定地址开始的消息的功能

  • recplay_record_msg - 在内存中第一个可用位置启动托管录音的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief RecNPlay Click example
 * 
 * # Description
 * This application demonstrates the processof recording a message and playing it back.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes SPI interface in proper mode and performs all the necessary commands to
 * put the device in proper working mode (chip reset, chip power up, chip erasing, clock configuration).
 * 
 * ## Application Task  
 * Performs the chip configuration for recording message via microphone, then records a message
 * for 8 seconds to specified memory location. After that, it reads the recorded message address with message length and then plays the
 * recorded message. When playback is done it erases the recorded message from memory. Afterwards, it repeats all the operations every 10 seconds.
 * 
 * *note:* 
 * The ISD3900 must be properly configured to work in record mode every time when user wants to record a message.
 * When user wants to play a recorded message, then ISD3900 must be properly configured, but now to work in play mode.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "recnplay.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static recnplay_t recnplay;
static log_t logger;
static uint32_t msg_addr;
static uint16_t msg_len;
static uint8_t temp_var;
static uint8_t volume;
static RECNPLAY_RETVAL status_byte;
static uint8_t interr_byte;

static const uint8_t config_play_pwm_spk[ 32 ] = { 0x64, 0x00, 0x44, 0x00, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x26, 0x00, 0x57, 0x01, 0x57, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x30, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00 };
static const uint8_t config_play_aux_out[ 32 ] = { 0x64, 0x00, 0x48, 0x00, 0x40, 0x80, 0xC1, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x26, 0x00, 0x57, 0x01, 0x57, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x30, 0x02, 0xAB, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00 };
static const uint8_t config_rec_mic[ 32 ]      = { 0xA4, 0x80, 0x02, 0xFF, 0x0D, 0x40, 0x50, 0x48, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x28, 0x00, 0x3E, 0x00, 0xD6, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x11, 0x82, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00 };


// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

void wait_cmd_fin ( void )
{
    status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    while ( ( interr_byte != RECPLAY_INT_CMD_FIN_MASK ) || 
                ( status_byte != ( RECPLAY_STAT_DBUF_RDY_MASK | RECPLAY_STAT_INT_GEN_MASK ) ) )
    {
        status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    }
    status_byte = recplay_read_interr( &recnplay, &interr_byte );
}

void wait_ready ( void )
{
    status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    while ( status_byte != RECPLAY_STAT_DBUF_RDY_MASK )
    {
        status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    }
    status_byte = recplay_read_interr( &recnplay, &interr_byte );
}

void wait_power_up ( void )
{
    status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    while ( status_byte == RECPLAY_STAT_PWR_DOWN_MASK )
    {
        status_byte = recplay_read_status( &recnplay, &interr_byte );
    }
    status_byte = recplay_read_interr( &recnplay, &interr_byte );
}

void time_record ( uint32_t seconds_time )
{
    uint8_t cnt;
    for ( cnt = 0; cnt < seconds_time; cnt++ )
    {
        Delay_ms ( 1000 );
        log_printf( &logger, "." );
    }
}

void set_volume ( uint8_t volume_sel )
{
    uint16_t volume_res;

    if ( volume_sel > 100 )
    {
        volume = 0;
        log_printf( &logger, "Volume is: 100%\r\n" );
        return;
    }

    volume_res = 255 * volume_sel;
    volume_res /= 100;
    volume = 255 - volume_res;

    log_printf( &logger, "Volume is: %u%%\r\n", ( uint16_t ) volume_sel );
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    recnplay_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    recnplay_cfg_setup( &cfg );
    RECNPLAY_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    recnplay_init( &recnplay, &cfg );

    log_printf( &logger, "Chip reset...\r\n" );
    recplay_reset( &recnplay );
    log_printf( &logger, "Power up...\r\n" );
    recplay_pwr_up( &recnplay );
    wait_power_up( );
    log_printf( &logger, "Chip Erasing...\r\n" );
    recplay_erase_chip( &recnplay );
    wait_cmd_fin( );
    log_printf( &logger, "Clock Configuration...\r\n" );
    status_byte = recplay_set_clk_cnfg( &recnplay, 0x34 );
    log_printf( &logger, "----------------------------\r\n" );
    volume = 0;
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t cnt;
    log_printf( &logger, "Preparing to record a message\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt < 32; cnt++ )
    {
        if ( ( cnt != RECPLAY_CFG0A_REG ) && ( cnt != RECPLAY_CFG1C_REG ) && ( cnt != RECPLAY_CFG1E_REG ) )
        {
            wait_ready( );
            temp_var = config_rec_mic[ cnt ];
            status_byte = recplay_write_cnfg_reg( &recnplay, cnt, &temp_var, 1 );
        }
    }
    wait_ready( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "Message recording" );
    status_byte = recplay_record_msg_addr( &recnplay, 0x12000 );
    time_record( 8 );
    status_byte = recplay_stop( &recnplay );
    wait_cmd_fin( );
    log_printf( &logger, "End of recording\r\n" );

    status_byte = recplay_read_msg_addr( &recnplay, &msg_addr, &msg_len );
    log_printf( &logger, "Message Address: 0x%lx\r\n", msg_addr );
    log_printf( &logger, "Message Length: %u\r\n", msg_len );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "Preparing to play a message\r\n" );
    set_volume( 100 );
    for ( cnt = 0; cnt < 32; cnt++ )
    {
        if ( ( cnt != RECPLAY_CFG0A_REG ) && ( cnt != RECPLAY_CFG1C_REG ) && ( cnt != RECPLAY_CFG1E_REG ) )
        {
            wait_ready( );

            if ( cnt == RECPLAY_CFG03_REG )
            {
                temp_var = volume;
            }
            else
            {
                temp_var = config_play_pwm_spk[ cnt ];
            }
            status_byte = recplay_write_cnfg_reg( &recnplay, cnt, &temp_var, 1 );
        }
    }

    wait_ready( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "Message is playing...\r\n" );
    status_byte = recplay_play_msg( &recnplay, 0x12000, 0 );
    wait_cmd_fin( );
    log_printf( &logger, "End of playing...\r\n" );


    log_printf( &logger, "Status Byte: 0x%x\r\n", ( uint16_t ) status_byte );
    log_printf( &logger, "Interrupt byte: 0x%x\r\n", ( uint16_t ) interr_byte );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "Message erasing...\r\n" );
    status_byte = recplay_erase_msg( &recnplay, 0x12000 );
    wait_cmd_fin( );
    log_printf( &logger, "End of erasing\r\n" );

    log_printf( &logger, "----------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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