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使用IA611和STM32F031K6创建定制的语音激活系统

说出你的需求,即刻实现!

Smart Mic Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Smart Mic Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

识别较大句子或命令中的特定口头关键词或触发短语,以唤醒任何嵌入式系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Smart Mic Click 基于 Knowles Electronics 的 IA611,这是一款灵活、低功耗、高度集成的语音和音频处理器系统。IA611 包含一个先进的 Knowles 音频优化 DSP 子系统,设计用于以低功耗计算密集型音频处理算法。它还包括一个系统控制单元 (SCU),用于处理电源管理状态(如睡眠模式)并生成内部时钟信号。IA611,“始终在线”声学处理器,具有语音唤醒和语音 ID 关键词检测器、三秒缓冲区,以及 Knowles 的高性能声学 SiSonicTM MEMS 技术,集成在一个封装中。IA611 可以处于以下操作模式之一。Bootloader 模式是指在上电后,IA611 等待固件下载或用例设置。在指令模式中,IA611 在固件下载后等待用例设置,而在开放 DSP 模式中,IA611 允许第三方算法。在正常操作模式中,IA611 可以处于软件或硬件通道

模式,作为主机的麦克风。语音唤醒模式允许基于内置关键词(OEM 关键词)、用户训练的关键词(用户关键词)或用户条件的 OEM 关键词(语音 ID)的低功耗语音唤醒。在此模式下,IA611 监控麦克风流的声学活动。当检测到声学活动时,IA611 自动进入略高的功耗模式,分析语音发音是否存在唤醒关键词。当检测到有效关键词时,IA611 会触发 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚的中断,以触发完整的系统唤醒。如果未检测到关键词,设备将返回超低功耗模式,直到再次检测到声学活动。IA611 实现了各种控制接口,包括 UART、SPI 和带有控制接口和音频接口端口的 I2C 从接口。根据所需接口,用户必须填充所选跳线以激活该接口(SPI、I2C 或 UART)。使用 I2C 接口,用户可以选择额外激活 I2C 线上的 4.7kΩ 上拉

电阻,填充标记为 PULL-UP 的跳线。IA611 不需要特定的上电顺序,但需要 1.8V 的电压才能正确工作。因此,使用了一个小型调节 LDO,即 TC1015,从 3.3V mikroBUS™ 电源轨提供 1.8V 输出,并通过连接到 mikroBUS™ 插座 RST 引脚的 EN 引脚提供启用功能,提供开启/关闭电源传输到 TC1015 的开关操作。由于传感器操作需要 1.8V 的电源,此 Click board™ 还具有 TXS0108E 电压电平转换器。接口线被引导到电压电平转换器,使此 Click board™ 能够正确与 3.3V MCU 一起工作。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该 Click board™ 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。

Smart Mic Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Enable
PA11
RST
SPI Chip Select
PA4
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
PA12
INT
UART TX
PA10
TX
UART RX
PA9
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Smart Mic Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
2x4 RGB Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU MB 1 - 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 Smart Mic Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • smartmic_wait_keyword - 此函数等待关键词事件,读取并返回关键词 ID 号。

  • smartmic_download_keyword - 此函数将关键词模型下载到模块。

  • smartmic_voice_make - 此函数执行语音生成功能。它停止当前通道,然后将数字增益设置为20dB,采样率设置为16K,帧大小设置为16毫秒,最后选择通道6并配置算法参数。

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 main.c
 * @brief SmartMic Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Smart Mic click board by programming 
 * it with 4 different keywords, and then waiting for a keyword event, 
 * parsing it and displaying on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration 
 * which programs the device with system config, firmware, and 4 keywords 
 * ("Hello VoiceQ","Switch The Light","Next Song","Baidu Yixia") binaries.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for a keyword event, parses it and displays on the USB UART 
 * an appropriate message for the detected keyword.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "smartmic.h"

static smartmic_t smartmic;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    smartmic_cfg_t smartmic_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * 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.
    smartmic_cfg_setup( &smartmic_cfg );
    SMARTMIC_MAP_MIKROBUS( smartmic_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SMARTMIC_OK != smartmic_init( &smartmic, &smartmic_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Configuring device... \r\n" );
    
    if ( SMARTMIC_OK != smartmic_default_cfg ( &smartmic ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    switch ( smartmic_wait_keyword ( &smartmic ) )
    {
        case SMARTMIC_OEM1_KWD_DETECTED:
        {
            log_printf ( &logger, " Hello VoiceQ keyword detected!\r\n" );
            break;
        }
        case SMARTMIC_OEM2_KWD_DETECTED:
        {
            log_printf ( &logger, " Switch The Light keyword detected!\r\n" );
            break;
        }
        case SMARTMIC_OEM3_KWD_DETECTED:
        {
            log_printf ( &logger, " Next Song keyword detected!\r\n" );
            break;
        }
        case SMARTMIC_OEM4_KWD_DETECTED:
        {
            log_printf ( &logger, " Baidu YiXia keyword detected!\r\n" );
            break;
        } 
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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