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NUC980开发板应用 基于NK-980IoT的国学唐诗学习机

RTThread物联网操作系统 来源:recan 作者:recan 2022-06-23 14:55 次阅读

作者:recan

链接:

https://club.rt-thread.org/ask/article/372fe88529e45e45.html

基于NK-980IoT的国学唐诗学习机


ab8c1bcc-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

1 项目背景

最近一直在陪小孩学习国学精髓,比如唐诗、宋词这些经典国学常识;恰好看到RT-Thread官方社区有开展一个DIY活动,并且这个板子刚好带有音频相关的外设接口,于是想着试着玩一玩,没准后面可以把功能再升级一下,给小孩做个高级”玩具”(这个成本可不低啊)。

2 开发板简介

开发板简单的介绍,参考如下:

ab9d0374-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

整体上板子的外设情况还是非常不错的,可以做很多有用、好玩的东西。由于我本次的DIY项目主要关于音频,所以我也就重点看了这块的介绍。

abcd95fc-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

音频芯片型号为NAU8822L,其中I2C接口用于配置(MODE引脚低),I2S接口用于传输数据。

I2S_LRCK接FS,用于区分左右通道数据。
I2S_BCLK接BCLK 数据传输bit时钟
I2S_DI接ADCOUT 主<-从。
I2S_DO接ADCIN 主->从。
I2S_MCLK接MCLK 主时钟,给设备提供时钟源。

3 项目实现


3.1 硬件部分

本方案中,硬件部分主要包括使用了2个按键和2个LED,SD卡、以及音频处理的I2S接口。

abdfaada-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

LED:用作功能指示;黄灯表示唐诗五言绝句模式,红灯表示唐诗七言绝句模式;

按键:用作功能选择,有唐诗五言绝句和唐诗七言律诗,两种功能模式;

音频喇叭:用作音频的输出;

SD卡:用作音频文件的存储。

3.2 软件部分

整个代码结构比较简单,如下图所示:

abffd0ee-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

使用到的软件包主要是 wavplayer,在播放音频时,也主要使用这个软件包的接口。

程序的简单逻辑如下:

1、程序上电,完成初始化操作,包括按键、LED等GPIO的模式设定,创建一个信号量;另外,系统在上电初始化后,检测到SD卡存在的话,会自动挂载其文件系统,挂载点为 /mnt/sd1 这个目录;

2、播放开机使用欢迎词;

3、while-1循环等待功能按键的输入;

4、当识别到对应的按键输入后,响应的功能指示灯亮起,并且设定具体需要播放的音频文件名,然后通过信号量触发给main循环的信号量等待,然后由main循环调用wavplayer的接口执行对应音频文件的播放;


	
  1. void wav_palyer_file(constchar*file)

  2. {

  3. int new_argc =3;

  4. char*new_argv[64]={

  5. "wavplayer",

  6. "-s",

  7. "/mnt/sd1/test/test.wav",

  8. };

  9. externint wav_player(int argc,char*argv[]);

  10. snprintf(new_argv[2],64,"%s", file);

  11. wav_player(new_argc, new_argv);

  12. }

1、周次循环3-4步骤。

工程代码代码已开源在gitee:国学唐诗学习机

工程代码建议使用env环境执行编译,下载使用官方的NuWriter工具

工程中使用的音频文件,如果需要测试,可以联系我获取。

4 功能展示

4.1 已实现功能

主要是用按键触发不同的国学内容,然后进行朗诵,功能属于比较简单,演示视频详见:B站链接

B站链接:

https://www.bilibili.com/video/BV1UY4y1B788/

4.2 未来实现功能

比如一键联网更新 唐诗音频文件:通过http或tftp等远程方式,自动更新已发布的唐诗音频文件;

比如支持本地人工朗诵录音和播放:通过读学习者的朗诵执行与原文的比对;

比如支持考察模式:学习机随机选择一首诗名,然后学习者来背诵,形成学习闭环;

比如加入语音识别功能:支持语音输入来让学习机朗诵对应的诗词;

比如加入LCD显示:支持更多样化的人机交互。

5 音频文件制作

本次项目使用的所有音频文件,均使用 AI文字合成语音在线网站制作,详见如下:

ac150c48-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

ac23e9b6-f227-11ec-ba43-dac502259ad0.png

将所有制作好的音频文件,按照预定的文件名,拷贝到SD卡中,即可被读取播放了。

6 项目总结

  • NK-980IoT版子支持下载固件程序到SRAM中快速运行,这个功能很赞,可以加快调试速度;但是,我使用烧录到SPI Flash的方式,试了好几次烧录完了都没跑起来,真是有些头疼;

  • 看似小的DIY项目,也需要一番构思,留有功能升级的设计;

  • 扩展功能,有望再花点时间,升级升级;

  • 体验了一把windows下使用env开发编译,虽然比不上Linux环境的流畅,但在windows环境能有这样的体验也还不错,赞一个。

7 参考资料

  • NK980IoT使用RT-Thread的简介

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/tutorial/quick-start/nk-980iot/quick-start

  • NK-980IOT测评之I2S接口音频测试

https://club.rt-thread.org/ask/article/0a848bea7e87954b.html

  • NK-980IOT 测评之 I2S 和 SDH

https://club.rt-thread.org/ask/article/02738a52239b522c.html

8 致谢


最后,感谢论坛小伙伴 @qinyunti 的部分技术支持,I2S音频操作部分主要参考之前的测评文章,也期待论坛中有更多关于NK-980IoT的技术文章输出。


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    发表于 10-23 15:06 1197次 阅读

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    oelectronics搭载STM32H743ZI MCU的STM32 Nucleo-144开发板用于测试STM32H743ZI微控制器的各种性能以及与之相对应的功耗情况。开关模式电源 (SMPS) 可显著降低运行模式下的功耗。该开发板设有用于实现Arduino® Uno V3连接功能的ST Zio连接器,以及用于通过各种扩展板扩展Nucleo开放式开发平台的 ST吗啡排针。STM32 Nucleo-144开发板无需单独的探头,因其已集成ST-LINK/V2-1调试器/编程器。STM32 Nucleo-144开发板随附STM32Cube MCU软件包中提供的STM32全面免费软件库和示例。 特性 采用LQFP144封装的STM32微控制器 外部SMPS,生成Vcore逻辑电源(仅可用于“-P”结尾的板) 符合IEEE-802.3-2002的以太网(取决于STM32支持) USB OTG或全速设备(取决于STM32支持) 3个用户LED 两个按钮(用户和复位) 32.768 kHz晶体振荡器 板连接器: 微型USB接口 SWD 以太网RJ...
    发表于 10-21 10:09 520次 阅读

    LC823450 低功耗&amp;高分辨率音频处理系统LSI

    信息 LC823450是用于录制和播放的音频处理系统LSI,具有高分辨率32位和192 kHz音频处理能力。如下所述,可以仅使用该LSI覆盖便携式音频所需的大部分功能。它具有高CPU处理能力的双CPU和DSP,以及内部1656K字节SRAM,可实现大规模程序。它集成了模拟功能(低功耗D类HP放大器,PLL,ADC等),因此PCB空间和成本降低,并具有各种接口(USB,SD,SPI,UART等),以实现高可扩展性。它还具有各种功能,包括DSP和UART的SBC / AAC编解码器以及用于Bluetooth®音频的ASRC(异步采样率转换器)。尽管如上所述具有多功能,但它是非常小的芯片尺寸并且实现了低功耗。因此,它适用于无线耳机等音频音频市场,并将表现出高性能。 ARM®Cortex®-M3双核 ARM和Cortex是ARM Limited的注册商标。 32位定点,针对音频处理优化的双MAC原始DSP 具有16/24/32位,MAX的I2S I / F 192 kHz(2-ch x 2) 音频功能,16/24/32-bit,MAX 192 kHz 各种原始DSP代码阵容,用于音频处理: MP3编解码器,FLAC编解码器,噪音消除,变速播放等 封装尺寸:5.52 mm x 5.33 mm @ WLP154 A...
    发表于 04-18 20:30 221次 阅读

    LC823430TA 用于MP3录制和播放的音频处理系统

    信息 LC823430TA是一款用于MP3录音和播放设备的音频处理系统。它集成了用于数字信号处理的DSP,以及模拟模块,如音频ADC,音频DAC,扬声器和耳机放大器,以及LCD段驱动器。 电源电压: 1.3 V(核心等), 3.15 V(音频,USB等) 最大工作频率:42 MHz(DSP @ 1.3 V) 集成32位DSP 3通道,10位ADC
    发表于 04-18 20:30 161次 阅读

    LC823433TA 用于MP3录制和播放设备的音频处理系统LSI

    信息 LC823433TA是一款用于MP3录音和播放设备的音频处理系统。该设备集成了专有的32位数字信号处理器(DSP)和模拟模块,如16位音频ADC,16位音频DAC,300 mW扬声器放大器和5 mW耳机放大器。它包括USB2.0高速器件I / F,eMMC / SD I / F和段式LCD驱动器等接口,支持它是适用于便携式音频设备的单芯片音频解决方案。此外,还提供各种DSP代码 - 尺寸和性能针对32位DSP进行了优化 - 用于语音信号处理应用。 集成32 -bit LPDSP32: MP3,SD卡I / F,USB2.0 I / F等 各种音频系统功能: 录制和播放,调整播放速度和多用途滤波器等。 各种模拟功能: 集成麦克风放大器,AB类放大器等 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 04-18 20:30 162次 阅读

    LC823425 用于便携式声音解决方案的音频LSI,低功耗

    信息 LC823425是一款适用于IC录音机等便携式设备的音频处理解决方案。该产品具有内置硬连线MP3编码器/解码器系统,可实现业界最低功耗5mW,并通过内置数字信号处理器(DSP)支持高级功能。 ARM7TDMI-STM1,AMBA( r)(AHB / APB)系统 内部SRAM(512k字节),内部ROM(128k字节)。 启动代码和内置标准功能 MultiPort Memory Controller(一个CS), 外部存储器控制器(两个CS) DMA控制器(2ch),中断控制器 (外部5ch +增强) 16ch,内部31ch因子) SIO(2ch),UART(2ch), I C(1ch单主和完全/标准符合) 通用端口(I / O 40ch + 1ch(选择FBGA221J))。 普通计时器(1ch)和多个计时器(2ch x 3),看门狗定时器( 1ch) 10位A / D转换器(6ch) SD卡IF(2ch)(无CPRM),MemoryStick IF(1ch) USB2 .0(480Mbps / 12Mbps)设备IF。内置PHY RTC(实时时钟) MP32硬连线编码器/解码器 DSP系统 WMA3(Microsoft WMA)解码器配置文件Level3符合) AAC(MPEG4 LC-AAC) 变速播放(x0.5-2.0) 六频段均衡器(EQ3),高频...
    发表于 04-18 20:30 281次 阅读

    LC786821E 带USB主机控制器和蓝牙的压缩音频信号处理器IC

    信息 LC786821E集成了ARM7TDMI-S™,USB主机处理,SD存储卡主机处理,压缩音频解码处理,音频信号处理和存储程序的闪存ARM7TDMI-S™和各种数据。用于SD存储卡处理或音频信号处理等USB主机处理的闪存中的复杂程序使外部主微控制器的过程更容易,并且非常有助于开发更多功能/高性能音频播放器系统。 USB主机/设备功能(全速:12M bps),SD存储卡主机功能 MP3,WMA,AAC,FLAC,SBC解码器处理功能 音频输入功能例如模拟(立体声-3声道)/数字3声道输入 (采样率可转换) 音频处理功能,如20频段ecolizer(立体声1声道),低音炮处理,高频范围可扩展滤波器等。 音频输出功能,如电子音量输出5-ch (适用于LF,LR,RF,RR,SW),或DAC输出3通道(Lch,Rch,SW) 工作电压源:3.3 V单电源 ARM7TDMI-S™作为内部CPU内核,用于程序和各种闪存数据存储 Bluetooh Au二氧化碳处理/免提功能 工作温度:-40至+ 85°C 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 04-18 20:29 191次 阅读

    LC786820E 带USB主控制器的压缩音频信号处理器IC

    信息 LC786820E集成了ARM7TDMI-S™,USB主机处理,SD存储卡主机处理,压缩音频解码处理,音频信号处理和存储程序的闪存ARM7TDMI-S™和各种数据。用于SD存储卡处理或音频信号处理等USB主机处理的闪存中的复杂程序使外部主微控制器的过程更容易,并且非常有助于开发更多功能/高性能音频播放器系统。 USB主机/设备功能(全速:12M bps),SD存储卡主机功能 MP3,WMA,AAC,FLAC解码器处理功能 音频输入功能如模拟(立体声-3声道)/数字3声道输入(采样率可转换) 音频处理功能,如20频段均衡器(立体声1声道),低音炮处理,高频范围可扩展滤波器和等。 音频输出功能,如电子音量输出5-ch(用于LF,LR,RF,RR,SW)或DAC输出3-ch(Lch,Rch,SW) 用于内部电路的集成稳压器 ARM7TDMI-S™作为内部CPU内核,用于程序和各种数据存储的闪存 工作电压源:3.3 V单电源电源 工作温度:-40至+ 85°C 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 04-18 20:29 284次 阅读

    LA72914V 用于音频信号的FM调制器和解调器

    4V是用于音频信号的FM调制和解调IC。并且可以将其用于数据脉冲或控制脉冲等。 特性 优势 音频信号FM调制和解调 使用直流电源线进行交互式对话 音频信号强调和去加重功能 可以改善其中一个频率特性或S / N 音频ALC功能 可以改善大声音的音频失真 应用 终端产品 音频信号的频率调制和解调 门电话 对讲机 电路图、引脚图和封装图
    发表于 04-18 20:17 253次 阅读

    SSM2356 2 × 2W、无滤波器、D类立体声音频放大器

    信息优势和特点 采用Σ-Δ调制的无滤波器立体声D类放大器 采用ADI公司的多个D类放大器时无需同步 采用5.0 V电源供电时,能够以2 × 2W功率驱动4 Ω负载,以2x1.4 W功率驱动8 Ω负载,总谐波失真加噪音(THD + N)低于1% 效率:92%(5.0 V、以1.4 W功率驱动8 Ω扬声器) 信噪比(SNR)高于103 dB 单电源供电:2.5 V至5.5 V 关断电流:20 nA;左右声道控制 短路和热保护 16引脚1.66 mm × 1.66 mm WLCSP封装 “爆音与咔嚓声”抑制 内置电阻可减少电路板上的器件数量 用户可选的6 dB或18 dB增益设置 用户可选的超低EMI辐射模式 产品详情SSM2356是一款全集成式高效率D类立体声音频放大器,针对移动电话应用实现最高性能而设计。应用电路只需极少的外部元件,采用2.5 V至5.5 V单电源供电。采用5.0 V电源供电时,它能够提供2 × 2W连续输出功率,驱动4 Ω负载,总谐波失真加噪音(THD + N)低于1%。SSM2356采用高效率、低噪声调制方案,无需外部LC输出滤波器。即使输出功率较低时,该调制方案仍然能提供高效率。采用5.0 V电源供电时,以1.4 W功率驱动8 Ω负载时的效率为92%,以2.0 W功率驱动4 Ω负载时的效率为85%,...
    发表于 04-18 20:14 388次 阅读

    SSM2519 数字输入、2 W、D类音频功率放大器

    信息优势和特点 无滤波、数字输入D类放大器 独立工作或I2C 控制 串行数字音频接口支持各种常见音频格式:I2S、左对齐、右对齐、TDM1-16和PCM 采用5 V电源时能够以2.31 W功率驱动4 Ω负载、1.35 W功率驱动8 Ω负载,且THD + N等于1% 采用12引脚1.4 mm × 1.7 mm × 0.4 mmP间距WLCSP封装 满量程条件下驱动到8 Ω负载的效率为90% 1.8V/3.6V时带负载的空闲功率为9 mW SNR = 98 dB,A加权 PSRR = 80 dB(217 Hz,扰动输入) 欲了解更多特性,请参考数据手册产品详情SSM2519是一款内置数模转换器(DAC)和Σ-Δ D类调制器的数字输入D类功率放大器。它采用独特架构,处理数字音频源时实际功耗极低,同时又具备出色的音频性能。SSM2519特别适合对功耗敏感的应用,例如移动电话和便携式媒体播放器,这些情况下系统噪声会破坏小模拟信号,比如发送至模拟输入音频放大器的信号。 利用SSM2519,音频数据可以通过标准数字音频串行接口传送至放大器,从而大大降低GSM干扰或传输音频上其他数字信号等噪声源的影响。闭环数字输入设计保留了全数字式放大器的优势,同时又具有极佳的PSRR和音频性能。三级Σ-Δ D类调制器能在不...
    发表于 04-18 20:14 387次 阅读

    BELASIGNA 300 用于便携式通信设备的24位音频处理器

    信息BelaSigna®300是一款超低功耗,高保真单声道音频处理器,适用于便携式通信设备,可在不影响尺寸或电池寿命的情况下提供卓越的音频清晰度。 BelaSigna 300为易受噪声和回声影响的设备提供了卓越音频性能的基础。其独特的专利双核架构使多种高级算法能够同时运行,同时保持超低功耗。微型超低功耗单芯片解决方案对电池寿命或外形尺寸几乎没有影响,是便携式设备的理想选择。具有领域专业知识和一流算法,安森美半导体和我们的解决方案合作伙伴网络可以帮助您快速开发和推出产品。 BelaSigna 300芯片提供全套开发工具,实践培训和全面技术支持。 针对音频处理优化的负载均衡双核DSP架构 超低功耗:通常为1-10 mA 微型外形尺寸:3.63 x 2.68 mm PCB面积,外部元件很少 输入级: - 88 dB系统动态范围可扩展至110 dB - A / D采样率从8.0到60 kHz - 4个独立通道 输出阶段: - 高保真D类输出直接驱动扬声器 - 25 mA最大声功率输出 灵活的输入输出控制器(IOC),用于卸载DSP上的数字信号移动< / li> 支持具有极低群延迟的高级自适应音频处理算法 128位AES高级加密以保护制造商和用户数据 与其他系统和HMI的无缝连接按钮,电位器和L...
    发表于 04-18 19:43 435次 阅读

    BELASIGNA 200 单芯片音频处理系统

    信息BelaSigna®200是一款高性能,可编程的混合信号数字信号处理器(DSP),基于安森美半导体专利的第二代SignaKlara™技术。 br>该单芯片解决方案非常适合于音频性能,低功耗和小型化至关重要的嵌入式应用。 BelaSigna 200针对各种以语音和音频为中心的数字应用,包括: =通信耳机 =智能手机 =个人数字助理(PDA) =免提车载套件 = Bluetooth™无线技术系统 BelaSigna 200提供多种模拟和数字接口,包括并行,串行,同步和异步接口,以便与各种应用的传感器连接。 超小型化封装选项 低电源电压:1.2 V - 1.8 V(仅限CSP 1.8 V) 双哈佛16位DSP内核 专用滤波器组协处理器产生相当于5 MIPS / MHz;执行子带分析和合成,窗口化,时间折叠和均衡 8-Kwords数据RAM和12-Kwords程序RAM 带有集成的双通道16位SD ADC / DAC可编程放大器,衰减器和滤波器 可编程音频信号采样率高达60 kHz 六个低速模拟输入(10位ADC,标称1.6 kHz采样率) 片上电源管理 可编程内部振荡器;外部时钟支持高达33 MHz 众多数字接口,包括:GPIO,SPI,UART,I2S,TWSS,PCM 超低功耗:低至0.05 mW / MIPS < / li> 33...
    发表于 04-18 19:43 203次 阅读

    BELASIGNA 250 16位音频处理器,全立体声2声道,2声道输出

    信息BelaSigna®250是一款完整的可编程音频处理系统,专为超低功耗嵌入式和便携式数字音频系统而设计。这款高性能芯片以BelaSigna 200的架构和设计为基础,可提供卓越的音质和无与伦比的灵活性。 BelaSigna 250集成了完整的音频信号链,来自立体声16位A / D转换器或数字接口,可接受信号通过完全灵活的数字处理架构,可以直接连接到扬声器的立体声模拟线路电平或直接数字电源输出。 独特的并行处理架构 集成转换器和电源输出 超低功耗:20 MHz时5.0 mA; 1.8 V电源电压 支持IP保护 智能电源管理,包括需要 88 dB系统动态范围且系统噪声极低的低电流待机模式 灵活的时钟架构,支持高达33 MHz的速度 全系列可配置接口,包括:IS,PCM,UART,SPI,IC,GPIO...
    发表于 04-18 19:43 466次 阅读

    BELASIGNA 300 AM 带AfterMaster HD的音频处理器

    信息BelaSigna®300AM是一款基于DSP的音频处理器,能够在包含主机处理器和/或外部I 基于S的单声道或立体声A / D转换器和D / A转换器。 AfterMaster HD是一种实时处理音频信号的算法,可显着提高响度,清晰度,深度和饱满度。 br> BelaSigna 300 AM专门设计用于需要解决方案以克服小型或向下扬声器(包括平板电视或耳机)限制的应用。 通常4执行AfterMaster HD时为-8 mA 尺寸为3.63 mm x2.68 mm x 0.92 mm(包括焊球)提供 包括一个快速的I 基于C的界面,用于下载和AfterMaster HD算法的一般配置,一个高度可配置的PCM接口,用于将数据流入和器件,高速UART,SPI端口和5个GPIO。 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
    发表于 04-18 19:42 543次 阅读

    BELASIGNA R281 始终聆听,语音触发音频DSP系统

    信息 BelaSigna®R281是一款超低功耗语音触发解决方案,适用于各种消费电子设备。在典型的应用中,BelaSigna R281“始终在聆听”。并且将检测单个用户训练的触发短语,当检测到该触发短语时断言唤醒信号。 “始终开启”。平均功耗小于300 uW的关键短语检测(不包括麦克风的功耗)可保持待机电池寿命。 BelaSigna R281是一款超小型解决方案,可同时提供采用5 mm x 5mm QFN32封装和2.42 mm x 2.74 mm WLCSP封装。它可以设计在单层PCB上,具有4 mil布线和最少量的外部元件。 需要一个外部的I C主控制器来配置器件进行操作。 超低功耗 卓越绩效 混合信号 Easy Design-In 优势特点 主要功能 久经考验的超低功耗数字信号处理(DSP)技术 •最初为助听器开发的音频DSP技术在以下方面具备所需的计算能力极低电流消耗 •...
    发表于 04-18 19:42 394次 阅读

    AD2410W 汽车音频总线® (A2B®)收发器

    信息优势和特点 高带宽(50Mbps)数字总线,支持多达32个上游和下游音频通道 单导线对传输数据、控制、电源信息,可采用低成本非屏蔽双绞线降低系统成本 单主机、多从机、线路拓扑,支持菊花链,无需处理器干预。 提供虚假电源,无需使用本地电源 内嵌诊断功能,轻松进行系统级故障检测与纠正 可通过SigmaStudioTM图形设计环境实现完全配置,缩短上市时间 通过汽车应用认证请与您最近的 ADI 销售办事处 联系,填写保密协议(NDA)后方可获得更多AD2410W技术信息。电路图、引脚图和封装图...
    发表于 04-18 19:29 406次 阅读