【Follow me第二季第4期】进阶任务一 MIC幅度用led颜色展示
<div><strong>预备知识</strong></div><div> 能量检测，属于音频里面最简单的算法了吧，其计算逻辑为：</div>
<div style="text-align: center;">energy = sqrt((a0 * a0 + a1 * a1 + ... + an * an) / (n + 1))</div>
<div><strong>原理分析</strong></div>
<div> 而经过了前面mic录制信号并打印的部分，我们可以通过波形获取以下信息，在arduino nano rp2040 connect里，音频处理精度为16bit，也就是说算上符号位，破音值在32767 和 -32768。</div>
<div> 经过对上面函数的分析，再结合mic信号范围，我们最终算出的能量信息应该在0~32767之间，此时如果需要转化成pwm的0~255之间，那就很简单了，只需要把数据向右偏移7位即可（如果是定点数的话）。</div>
<div> 之后再自定义交互逻辑，实现三颗不同灯珠的亮度调节即可。</div>
<div><strong>软件编码</strong></div>
<div> 基于上面的分析，我采用了浮点数去计算能量（仅仅是为了防止数据溢出而已，其实2040的m0+核并不支持浮点运算），计算完毕后再将浮点数转化成pwm灯的0~255的占空比信息，之后再按照一定逻辑去分别控制红灯和绿灯（之所以不去控蓝灯，是因为没有灯光罩的前提下，三颗灯实在是拍不出效果，两颗灯反而能透过指甲盖看出变化）。
<pre>
<code class="language-cpp">#include <WiFiNINA.h>
#include <PDM.h>
static const char channels = 1;
static const int frequency = 16000;
short sampleBuffer;
volatile int samplesRead;
void setup() {
//pinMode(LEDB, OUTPUT);
pinMode(LEDR,OUTPUT);
pinMode(LEDG,OUTPUT);
analogWrite(LEDR,255);
analogWrite(LEDG,255);
Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld!");
Serial.println();
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
PDM.onReceive(onPDMdata);
if (!PDM.begin(channels, frequency)) {
Serial.println("Failed to start PDM!");
while (1);
}
}
void rgbledShow(float level) {
unsigned short value = level / 128;
unsigned char r,g,b;
Serial.print("value : ");
Serial.print(value);
Serial.print(" level: ");
Serial.println(level);
r = value;
g = 255 - value;
analogWrite(LEDR,r);
analogWrite(LEDG,g);
}
void micHandle() {
float level = 0;
if (samplesRead) {
for (int i = 0; i < samplesRead; i++) {
level += (sampleBuffer * sampleBuffer);
}
level /= samplesRead;
level = sqrt(level);
rgbledShow(level);
samplesRead = 0;
}
}
void loop() {
micHandle();
}
void onPDMdata() {
// Query the number of available bytes
int bytesAvailable = PDM.available();
PDM.read(sampleBuffer, bytesAvailable);
samplesRead = bytesAvailable / 2;
}</code></pre>
<p><strong>总结</strong></p>
</div>
<div> 在这里，又一次回顾了音频处理上的通用做法，后续如有需要，可以进一步的做usb mic之类的玩意玩玩，但不确定arduino是否支持这么玩。</div>
<p><!--importdoc--></p>
<p>绿灯和蓝灯用咱们的手机拍摄总是接近于白灯，效果很不好</p>
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