【大联大品佳 Nuvoton ISD9160语音识别试用体验】基于 ISD9160语音控制的智能晾衣架功能验证

ARM

本帖最后由 anvy178 于 2020-10-16 15:28 编辑

随着人们生活水平的提高和科技的快速发展，人们对生活的品质的提高是越来越急迫。这其中的生活便利性便是当前人们所追求之一。为了提高人们生活便利性，智能家居行业变应运而生（当然这个的前提是技术的飞速发展）。

智能家居的作用是实现家庭电器的全动化管理与控制，方便人类的日常生活，提高生活品质。智能家居领域的一个小分支就是语音识别与控制，一般都是利用非特定人声识别技术来进行控制。稍后登场的主角ISD9160就是这个方面的小专家。下面先带大家仔细的了解一下这款语音识别与播放，能实现各种动作控制MCU.

ISD9160简介

ARM Cortex-M0 核心 (最高达 50 MHz)，电源管理 (五阶电源控制: < 0.5μA 的深度断电模式(DPD); < 2μA的断电模式(SPD); < 20μA 的深度休眠模式; 以及休眠模式; 正常操作模式。芯片上内存 (145 KByte 闪存，12 KByte SRAM) ;频率控制 (48M/32MHz内建修整后振荡器及超低功率 10KHz 振荡器、32 KHz RTC晶震界面; GPIO x 24 (四种 IO 模式，可选择输入方式，可交换式上拉 IO); 模拟/数字转换器 ADC (16位经度，> 80dB 讯噪比，可调式增益及麦克风放大扩大器，以及可程序化双四阶滤波器); 语音输出方式 (Class-D 直接喇叭驱动装置，可提供 1 瓦的输出功率 5 伏特电压, 8Ω 喇叭); 自动增益控制 ALC (可程序化增益／放大，最高达 61dB，麦克风与喇叭可共享，可降低 BOM 成本); 定时器 (两个，使用 8 位前置换算器及 24 位的分辨率); 看门狗定时器 (可设定开关，多重频率来源，可选择八个逾时期; RTC 计数器 (提示纪录器、可选择 12 或 24 时制，可自动辨识闰年)；硬件循环侦错/校正检查码 (CRC-16)(侦测及校正无线音讯传输的误差)；丰富的外设端口（UART，SPI，I2C，I2S）; 选用外部内存接口 (SPI闪存，SD/SDHC卡). 下面再配一张结构图示，能使大家更加好的认识它。

应用介绍与图示

语音式血糖/血氧/血压机等可携式医疗器材

保全系统使用的玻璃破碎传感器

大众运输工具的语音提示

无线麦克风及婴儿/老人/残障监视辅助系统

家电上触控面板、语音提示的电容式按键

语音识别玩具、可录音的钥匙圈、知名品牌的新颖产品 DM

介绍到此就告一段落，有不想了解得更加细的朋友，可以联系大联大方面的技术支持。下面开始进入板子的使用与实验验证环节。

在进行ISD9160进行开发之前，我们需要具备如下的开发换件与工具，这些工具都可以从官网或者大联大获得。

1. ICE debugger： ISD9160的调试器，使用2线制SWD接口

2. Keil uVision4 ：ISD9160的C编译平台

3. Keil Nulinkdriver: Nulink 驱动。

4. SDK包：外设驱动与应用固件库

5. ICP Tool ：ISD9160的烧录工具

6. VPE9160：把语音转换为ISD9160可以识别的播放的音频格式。

当然了，还有一个ASR工具，这个只对大客户开发的工具。可以生成命令词条，前期阶段可以找大联大的技术支持，让他们帮忙生成你需要的DEMO命令词条。

开发流程图解如下，大家只要根据这个流程走，就可以轻松的开发出一款适合你的语音控制产品。

Nuvoton ISD9160 语音识别开发板硬件设计原理图如下

板子上面所有可以使用的IO口都用排针引了出来，这样可以方便用户测试与使用MCU的一些功能，板子上面集成了麦克风与一个LED外设。留了喇叭接口，可以直接驱动1W的喇叭。单单做语音识别，不需要播放语音的案例可以不需要这个喇叭接口。板子上面还留了接触摸板的接口，如果功能需要，可以增加触摸的功能。总的来说，对于做小家电方面的应用，功能是够丰富的了。

晾衣架要实现的功能介绍

实现照明功能，利用ISD9160的一个IO口进行控制照明的开与关，要做得炫酷点的话，可以使用一个PWM输出IO，来进行调光控制。实现不同灯光不同的流明。因为条件有限，本实验只是利用了板载的LED来进行演示灯光的开与关。

实现晾衣架的自动升降功能，利用两个IO通过控制IO电平的互相切换，从而实现晾衣架的升降与停止。本次试验利用继电器的开启与关闭来表示。

ISD9460的板子使用很简单，语音识别的底层部分官方已经以库的形式提供，使用方法也已经提供，用户只需要在应用处理函数App_Process()里面填写自己要实现的功能即可实现语音识别的应用。下面来给大家介绍一下软件部分的使用：

软件介绍

1. 首先进行时钟的初始化，需要修改时钟频率的可以在这个函数里面进行修改

SYSCLK_INItiATE();

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此函数的内部实现使用了宏定义引用了另外一个函数如下：

UINT32 SysClk_InitiateRC(UINT32 u32SystemClk)
{
UINT32 u32SysClkDiv;
/* 使能外部时钟*/ CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_LXTEN_Msk|CLK_PWRCTL_HIRCEN_ Msk|CLK_PWRCTL_LIRCEN_Msk);
/* 切换HCLK时钟源*/
if( u32SystemClk == (32*1000000UL) )
{
CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKSEL0_HIRCFSEL_32M, CLK_CLKDIV0_HCLK(1));
return 32768000UL;
}
/* 配置HCLK的时钟来自内部的RC*/
if ( (u32SysClkDiv = _48MHZ_/u32SystemClk) == 0 ) u32SysClkDiv = 1;
else if (u32SysClkDiv > 0x10) u32SysClkDiv = 0x10;
CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKSEL0_HIRCFSEL_48M, CLK_CLKDIV0_HCLK(u32SysClkDiv));
u32SystemClk = _48MHZ_/u32SysClkDiv;
return u32SystemCl

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2. 使能内部LDO，使得外部flash接口的电平为3.3V

CLK_EnableLDO(CLK_LDOSEL_3_3V);

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3. 外设初始化，包括GPIO，串口，按键接口之类的初始化。用户可以根据自己的需求增加或者删除自己需要的初始化功能就可以了，注解写得比较详细！

OUTPUTPIN_INITIATE();
ULTRAIO_INITIATE();
KEYPAD_INITIATE();
UART_Init();

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4. 语音识别，播放的外设初始化。这里用户可以根据自己的需求，如果不需要语音播放的话，可以不用初始化扬声器的驱动，可以把SPK_INITIATE()函数屏蔽掉，节约的空间

PDMA_INITIATE();
SPK_INITIATE();
MIC_INITIATE();

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1. 应用相关初始化，这里面主要是初始化一些参数，如果用户有需要初始化的参数都可以在这里进行添加处理。

App_Initiate();

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接下来就下看我们main函数的重点了：

主循环函数很简单，就是一个App_Process()，此函数进行语音识别处理与执行相对应的语音命令。用户在此函数里面可以根据不同的命令ID，来执行自己需要执行的内容。此次试验，只是使用了其中的4个ID，实现两个不同的功能的开与关。大家可以根据自己的需求，需要用到多少命令词条，根据此来判断命令ID。命令词条暂时是不能修改的，要修改只能找大联大官方来处理了。不过对于功能验证来说，是不受影响的。用户只需要验证指令的识别率就好了。

使用总结：

在智能家居的离线识别小分支中，使用ISD9160的语音方案，简单，容易上手。本次应用只是小试牛刀了一下，真正离产品级别的应用还有一段不少的距离，比如降噪，识别距离怎么延长，如何在一定分贝噪声的环境下，能够清新的识别，不误触发。通过本次的使用也学了不少知识，比如喇叭刚开始不够响，原来是没有腔体的缘故，用手握住也能当一个临时腔体，可以增大喇叭的发声。

使用建议：板子的功能不够丰富，可以适当增加多一点功能，方便客户使用；希望板子板载调试器，对于没用用过此IC的开发人员提供便利

下面是在本实验中使用到的命令代码，大家会发现操作起来是非常的简单。复杂的算法之类的，官方已经做好了。说明已经在代码段里面进行了很详细的注解，这里就不解析了。

void App_Process(void)
{
INT16 *pi16BuffAddr;
INT32 i32ID = 0;
UINT16 u16GetSamples = 0;
// static BOOL VR_flag = FALSE;
// 播放相对应的命令
if( g_u8AppCtrl&APPCTRL_PLAY )
{
if (MD4App_DecodeProcess(&g_sApp.Mic_MD4.asMD4App) == FALSE )
{
// 停止语音播放
App_StopPlay();
//开始麦克风语音采集
MicGetApp_StartRec(&g_sApp.Mic_MD4.sMicGetApp, VRONECMDAPP_SAMPLE_RATE);
}
}
else
{
u16GetSamples = MicGetApp_ProcessRec(&g_sApp.Mic_MD4.sMicGetApp, (UINT32 **)&pi16BuffAddr);
//VR application needs 7.2~7.8ms computing in 10ms (160 samples) interval,
//Other application must work completely at 2.2~2.8ms if cooperation with VR.
if ((i32ID = VROneCmdApp_GetCMDID(&g_sApp.sVRapp, pi16BuffAddr, u16GetSamples)) > 0)
{
// 停止麦克风采集，在进行语音回应的时候
MicGetApp_StopRec(&g_sApp.Mic_MD4.sMicGetApp);
App_StartPlay(i32ID-1);
// 根据不同的命令，执行不同的IO动作，进行灯光，空调的控制。
if(i32ID == 0x03)
{
OUT1(0);
}
else if(i32ID == 0x04)
{
OUT1(1);
}
else if(i32ID == 0x09)
{
OUT3(1);
}
else if(i32ID == 0x0A)
{
OUT3(0);
}
else;
}
}
}

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在智能家居的离线识别小分支中，使用ISD9160的语音方案，简单，容易上手。ISD9160语音识别是集成在MCU中的，避免了利用MCU+语音芯片方案的复杂性，同时也节省了BOM成本。本次应用只是小试牛刀了一下，真正离产品级别的应用还有一段不少的距离，比如降噪，识别距离怎么延长，如何在一定分贝噪声的环境下，能够清新的识别，不误触发。通过本次的使用也学了不少知识，比如喇叭刚开始不够响，原来是没有腔体的缘故，用手握住也能当一个临时腔体，可以增大喇叭的发声。

使用建议：板子的功能不够丰富，可以适当增加多一点功能，方便客户使用；希望板子板载调试器，对于没用用过此IC的开发人员提供便利

本次应用的视频还有代码在附件，大家可以下载试用。

使用视频文件.zip (3.95 MB, 下载次数: 4 )

AppFunctions.zip (2.4 KB, 下载次数: 1 )