基于Dragonboard 410c實(shí)現(xiàn)科大訊飛麥克風(fēng)陣列模塊的語(yǔ)音喚醒控制及US-100超聲波應(yīng)用

前言：本文主要是針對(duì)沒有接觸過(guò)Dragonboard 410c開發(fā)板的朋友，教大家如何從裸板搭建平臺(tái)以及通過(guò)這個(gè)平臺(tái)如何去實(shí)現(xiàn)科大訊飛麥克風(fēng)陣列模塊的語(yǔ)音喚醒控制以及US-100超聲波的實(shí)際應(yīng)用，總而言之通過(guò)這個(gè)過(guò)程我相信大家可以更進(jìn)一步的體驗(yàn)到Dragonboard 410c開發(fā)板的樂(lè)趣了。

一、準(zhǔn)備工作

1.Dragonboard 410c開發(fā)板及其配件

Dragonboard 410c開發(fā)板是一個(gè)低成本的64位ARM開發(fā)平臺(tái)，可以支援 Android 、TIzen OS、FireFox、Linux 等各個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，而且支持Win10設(shè)備家族，DragonBoard 410C是第一款集成了WiFi、藍(lán)牙和GPS，已經(jīng)智能機(jī)級(jí)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(dá)1.2 GHz;64位處理能力；

· 圖形：Qualcomm Adreno™ 306 GPU，支持400MHz高質(zhì)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(wàn)像素?cái)z像頭，硬件支持小波降噪、JPEG解碼和其他硬件后處理技術(shù)；

· 內(nèi)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(kuò)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(kuò)展接口（耳機(jī)、揚(yáng)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(jī)模式），micro SD卡插槽。

Low speed Expansion connector接口分布：

2.科大訊飛麥克風(fēng)陣列模塊 XFM10411

它是一款基于4麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音硬件前端方案， 利用麥克風(fēng)陣列的空域?yàn)V波特性，在目標(biāo)說(shuō)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(fēng)陣列、降噪、回聲消除、語(yǔ)音喚醒等語(yǔ)音前端處理，輸出降噪后的音頻信號(hào)、聲源角度數(shù)據(jù)、喚醒觸發(fā)信號(hào)、通訊等。

本模塊有 3 個(gè)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(hào)、音頻輸出等。 J21 是麥克風(fēng)陣列的接入接口， J22 是回聲消除參考信號(hào)的接入接口。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在 ：

麥克風(fēng)陣列

聲源定位

語(yǔ)音喚醒

回聲消除

語(yǔ)音打斷

3.US-100 超聲波測(cè)距模塊

US-100 超聲波測(cè)距模塊可實(shí)現(xiàn) 2cm~4.5m 的非接觸測(cè)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(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有 GPIO，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。

本模塊共用到如下 4 個(gè)接口：

1號(hào) Pin：接 VCC 電源（供電范圍 2.4V~5.5V）；

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

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

4號(hào) 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(yùn)行環(huán)境，大家可以先通過(guò)以下網(wǎng)絡(luò)鏈接下載鏡像。

基于Dragon Board410c與科大訊飛麥克風(fēng)陣列模塊的語(yǔ)音喚醒控制以及US-100超聲波的實(shí)際應(yīng)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(dòng)安裝好的系統(tǒng)后，打開測(cè)試軟件即可測(cè)試以下；

SensorDemo

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

語(yǔ)音喚醒：模塊預(yù)定的語(yǔ)音喚醒詞是“靈犀 靈犀”，喚醒后通過(guò)模塊的 WAKEUP 接口輸出高電平給用戶上位機(jī)；

超聲波測(cè)距：模塊可實(shí)現(xiàn) 0~4.5m 的非接觸測(cè)距。

三、硬件連接

1.科大訊飛麥克風(fēng)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(guò)PCA9306雙向電平轉(zhuǎn)換器連接到麥克風(fēng)陣列模塊的J26引腳上：

2.US-100超聲波測(cè)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(guò)PCA9306雙向電平轉(zhuǎn)換器連接到US-100超聲波：

四、測(cè)試程序

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

2、進(jìn)入軟件后點(diǎn)擊超聲波測(cè)距測(cè)試按鈕，就可以實(shí)時(shí)的顯示測(cè)試結(jié)果，如圖：

3.同上點(diǎn)擊啟動(dòng)音頻識(shí)別按鈕，就可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音喚醒屏幕（在息屏的前提下，從任意方向超語(yǔ)音識(shí)別模塊講“靈犀靈犀”的關(guān)鍵詞就會(huì)喚醒屏幕以及能夠檢測(cè)到講話人語(yǔ)音的角度以及距離），如圖：

五、其他

關(guān)于demo的測(cè)試源碼以及sonar驅(qū)動(dòng)原理可以參考blog：基于US-100超聲波在dragonboard 410c Linux上的超聲波驅(qū)動(dòng)編寫