基于Dragonboard 410c實現(xiàn)科大訊飛麥克風陣列模塊的語音喚醒控制及US-100超聲波應用

前言：本文主要是針對沒有接觸過Dragonboard 410c開發(fā)板的朋友，教大家如何從裸板搭建平臺以及通過這個平臺如何去實現(xiàn)科大訊飛麥克風陣列模塊的語音喚醒控制以及US-100超聲波的實際應用，總而言之通過這個過程我相信大家可以更進一步的體驗到Dragonboard 410c開發(fā)板的樂趣了。

一、準備工作

1.Dragonboard 410c開發(fā)板及其配件

Dragonboard 410c開發(fā)板是一個低成本的64位ARM開發(fā)平臺，可以支援 Android 、TIzen OS、FireFox、Linux 等各個系統(tǒng)平臺，而且支持Win10設備家族，DragonBoard 410C是第一款集成了WiFi、藍牙和GPS，已經(jīng)智能機級別Snapdragon 410芯片的集成版。

主要特性有：

· CPU：四核ARM Cortex®-A53 CPU，單核心最高主頻可達1.2 GHz;64位處理能力；

· 圖形：Qualcomm Adreno™ 306 GPU，支持400MHz高質量圖形處理；

· 視頻：1080p高清（HD）視頻播放和拍攝，支持H.264（AVC）；

· 攝像頭：支持1300萬像素攝像頭，硬件支持小波降噪、JPEG解碼和其他硬件后處理技術；

· 內存：LPDDR2/3 533MHz單信道32位（4.2GBps） non-POP/ eMMC 4.51 SD 3.0 （UHS-I）；

· 集成連接：Qualcomm VIVE™ 802.11 b/g/n、Wi-Fi、Bluetooth、FM；

· 集成定位：Qualcomm IZat™ Gen8C；

· 操作系統(tǒng)支持：Android和Linux；

· 擴展接口：1x 40 管腳低速接口（UART、SPI、I2S、I2C x2、GPIO x12和直流電源，

1x 60 管腳高速接口（4L-MIPI DSI、USB、I2C x2、2L+4LMIPI CSI）和模擬擴展接口（耳機、揚聲器和FM天線）；

· 輸入/輸出界面：HDMI全尺寸A類接口（1080p高清@30fps），1x USB 2.0 micro B（僅用于終端模式），2x USB 2.0 A類（僅用于主機模式），micro SD卡插槽。

Low speed Expansion connector接口分布：

2.科大訊飛麥克風陣列模塊 XFM10411

它是一款基于4麥克風陣列的語音硬件前端方案， 利用麥克風陣列的空域濾波特性，在目標說話人方向形成拾音波束，抑制波束之外的噪聲和反射聲。 模塊主要功能是完成 4 麥克風陣列、降噪、回聲消除、語音喚醒等語音前端處理，輸出降噪后的音頻信號、聲源角度數(shù)據(jù)、喚醒觸發(fā)信號、通訊等。

本模塊有 3 個接口器件 J26、 J21 和 J22；其中 J26 上包括電源接口、 I² C 通訊接口、喚醒信號、音頻輸出等。 J21 是麥克風陣列的接入接口， J22 是回聲消除參考信號的接入接口。

產(chǎn)品優(yōu)勢主要表現(xiàn)在 ：

麥克風陣列

聲源定位

語音喚醒

回聲消除

語音打斷

3.US-100 超聲波測距模塊

US-100 超聲波測距模塊可實現(xiàn) 2cm~4.5m 的非接觸測距功能，擁有 2.4~5.5V 的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于 2mA，自帶溫度傳感器對測距結果進行校正，同時具有 GPIO，串口等多種通信方式，內帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。

本模塊共用到如下 4 個接口：

1號 Pin：接 VCC 電源（供電范圍 2.4V~5.5V）；

2號 Pin： 當為 UART 模式時， 接外部電路 UART 的 TX 端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Trig 端；

3號 Pin： 當為 UART 模式時， 接外部電路 UART 的 RX 端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Echo 端；

4號 Pin：接外部電路的地。

二、軟件環(huán)境

1.此處我們介紹快速搭建運行環(huán)境，大家可以先通過以下網(wǎng)絡鏈接下載鏡像。

基于Dragon Board410c與科大訊飛麥克風陣列模塊的語音喚醒控制以及US-100超聲波的實際應用鏡像文件

2.我們可以參考以下鏈接安裝鏡像，待硬件連接好后，我們啟動安裝好的系統(tǒng)后，打開測試軟件即可測試以下；

SensorDemo

聲源定位：模塊可以準確給出說話人的方位，定位信息提供給麥克風陣列確定錄音波束；

語音喚醒：模塊預定的語音喚醒詞是“靈犀 靈犀”，喚醒后通過模塊的 WAKEUP 接口輸出高電平給用戶上位機；

超聲波測距：模塊可實現(xiàn) 0~4.5m 的非接觸測距。

三、硬件連接

1.科大訊飛麥克風陣列模塊與Dragonboard 410c開發(fā)板連接

Dragonboard 410c開發(fā)板的低速接口通過PCA9306雙向電平轉換器連接到麥克風陣列模塊的J26引腳上：

2.US-100超聲波測距模塊與Dragonboard 410c開發(fā)板連接

Dragonboard 410c開發(fā)板的低速接口通過PCA9306雙向電平轉換器連接到US-100超聲波：

四、測試程序

1.完成一、二后，通電進入系統(tǒng)，打開桌面上的sensor_demo APP，如下圖

2、進入軟件后點擊超聲波測距測試按鈕，就可以實時的顯示測試結果，如圖：

3.同上點擊啟動音頻識別按鈕，就可以實現(xiàn)語音喚醒屏幕（在息屏的前提下，從任意方向超語音識別模塊講“靈犀靈犀”的關鍵詞就會喚醒屏幕以及能夠檢測到講話人語音的角度以及距離），如圖：

五、其他

關于demo的測試源碼以及sonar驅動原理可以參考blog：基于US-100超聲波在dragonboard 410c Linux上的超聲波驅動編寫