【Follow me第二季第4期】PDM麦克风音频波形打印
# 【Follow me第二季第4期】 学习PDM麦克风技术知识，调试PDM麦克风，通过串口打印收音数据和音频波形## 学习PDM麦克风技术知识
PDM（Pulse Density Modulation）麦克风是一种数字麦克风，通过PDM信号输出音频数据。PDM麦克风的优点是抗干扰能力强，适用于噪声环境下的音频采集。
### PDM麦克风工作原理
PDM麦克风通过MEMS传感器将声音转换为电信号，然后通过PDM编码器将模拟信号转换为PDM信号。PDM信号是一种脉冲密度调制信号，通过脉冲的密度来表示模拟信号的幅度。
### PDM麦克风接口
通过查阅Arduino Nano RP2040 Connect的原理图，我们可以找到PDM麦克风的接口：
图中PDM麦克风的输出是PDMCLK和PDMDIN两个信号,PDMCLK是PDM时钟信号，PDMDIN是PDM数据信号。
## 调试PDM麦克风
### PDM库
Arduino官方已经提供了PDM库，可以方便地读取PDM麦克风的数据。
>[官方教程](https://docs.arduino.cc/tutorials/nano-rp2040-connect/rp2040-microphone-basics/)
### 通过串口打印收音数据和音频波形
```cpp
#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <PDM.h>
static const char channels = 1;// 麦克风通道数
static const int sampleRate = 16000;// 音频采样率
short sampleBuffer;// 音频缓冲区
volatile int samplesRead = 0;// 音频采样数
void onPDMData() {// PDM麦克风数据回调函数
int numSamples = PDM.available(); // 获取可用采样数
if (numSamples > 0) {
PDM.read(sampleBuffer, numSamples);
samplesRead = numSamples/2; // 16位采样，每个采样占2字节
}
}
void setup() {
// 初始化串口
while (!Serial);// 等待串口连接
Serial.begin(115200); // 串口波特率设置为115200
Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld !"); // 初次连接到串口时打印欢迎信息
// 初始化PDM麦克风
PDM.onReceive(onPDMData);
if (!PDM.begin(channels, sampleRate)) {
Serial.println("Failed to initialize PDM!");
while (1);
}
}
void printPDMData() {// 读取PDM麦克风数据
for (int i = 0; i < samplesRead; i++) {
Serial.println(sampleBuffer);
}
}
void loop() {
if (samplesRead) {
printPDMData();
samplesRead = 0;
}
delay(500); // 延时500ms, 降低串口输出速率
}
```
#### 效果展示
> 通过串口打印收音数据和音频波形，我们可以看到PDM麦克风采集到的音频数据。
> 使用的串口助手是使用Qt开发的开源软件(https://github.com/wh201906/SerialTest/)。
## 任务进度
- 搭建环境并开启第一步Blink三色LED / 串口打印Hello DigiKey & EEWorld！
- 学习IMU基础知识，调试IMU传感器，通过串口打印六轴原始数据。
- 学习PDM麦克风技术知识，调试PDM麦克风，通过串口打印收音数据和音频波形。
- [ ] 通过RGB LED不同颜色、亮度显示PDM麦克风收到的声音大小。（选做）
- [ ] 通过IMU数据结合机器学习算法，识别运动状态，并通过串口打印。（选做） <p>看到了PDM麦克风采集到的音频数据收音数据和音频波形</p>
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