【2024 DigiKey创意大赛】第二弹,树莓派驱动6+1micArray的LED灯

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【2024 DigiKey创意大赛】第二弹,树莓派驱动6+1micArray的LED灯 [复制链接]

 

1.前言

此次大赛有一个套件是sipeed的6+1MicArray 麦克风阵列,用来检测声音和显示灯光,就是下面这个:

 

麦克风阵列模块是 Sipeed 基于 MSM261S4030H0 数字麦克风芯片设计的，模块声音识别灵敏度、信噪比高，由沿板的六个麦克风和一个中心的麦克风组成，阵列板上的 12 颗 LED 可以用来可视化识别声源方位，基于 GCC-PHAT 算法实现声源定位、语音识别、波束成形等需求场合。这个外设挺有意思的,今天先把LED灯珠驱动起来,玩一玩酷炫的氛围灯.

2. 接线

外设的官方介绍网址是:

https://wiki.sipeed.com/hardware/zh/modules/micarray.html,

相关参数#

功能特点	参数
声压级	140 dB SPL
灵敏度	-26(dB,dBFS [url=home.php?mod=space&uid=1013604]@1KHZ[/url] 1Pa)
信噪比	57 dB (20kHz bandwidth,A-weighted) THD<1% (100dB SPL @1kHz S=Nom,Rload>2k )
时钟频率	1.0-4.0Mhz(正常模式) 150-800khz(低功耗模式)
MEMS 麦克风	7 个 MSM261S4030H0 组成阵列
连接器	支持 2*5P 2.54mm 端子和 10P 0.5mm FPC 连接器
灯光	12 个 SK9822 LED 组成一个环形 LED 阵列
	多个 LED 通过双信号线级联 / 8 Bit（256 级）可调颜色 / 5 Bit（32 级）亮度调节
尺寸	78.1*88.8mm

看了介绍,知道LED灯珠是SK9822,比我们常见的WS2812更好,颜色是RGB格式的24位,非常艳丽.

首先是看看接线方式,端口介绍:

引脚序号	引脚名称	类型	引脚说明
1	VIN	VCC	模块电源输入正
2	GND	GND	模块电源地
3	MIC_D0	I/O	0 号麦克风和1号麦克风的 I²S 接口的串行数据输出
4	MIC_D1	I/O	2 号麦克风和3号麦克风的 I²S 接口的串行数据输出
5	MIC_D2	I/O	4 号麦克风和5号麦克风的 I²S 接口的串行数据输出
6	MIC_D3	I/O	中心麦克风的 I²S 接口的串行数据输出
7	MIC_WS	I/O	I²S 接口的串行数据字选择
8	MIC_CK	I/O	I²S 接口的串行数据时钟
9	LED_CK	I/O	LED 的串行数据时钟
10	LED_DA	I/O	LED 的的串行数据输出

 

所以用杜邦线跟树莓派5连接起来:

 

在我的接线中,LED_CK和LED_DA接入的是BRCM的26和19脚,VCC和GND正常接3.3V和GND上就行.

3. 下载python的驱动包

这里采用Python来完成LED的驱动显示,主要是Python编程比较简单,而且有很多实用的库可以使用.

经过搜索知道有一个apa102-pi库可以使用,库的地址是:

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

文章链接:https://blog.csdn.net/gitblog_01171/article/details/142078725

使用python下载该库:`pip install apa102-pi`

由于官方镜像python版本为3.11,所以会出现如下报错:

  所以我们要创建python的虚拟环境:

root@raspberrypi:~# python3 -m venv my-virtual-environment
root@raspberrypi:~# python3 -m venv my-virtual-environment
``

  然后再使用pip指令安装apa102-pi库

    安装成功之后即可开始编辑demo代码进行测试

4.编写测试demo代码

代码如下:

#!/usr/bin/env python3
"""Ultra simple sample on how to use the library"""
from apa102_pi.driver import apa102
import time
import random

# 24位颜色值的常量定义
COLORS = [
    0xFF0000,  # COLOR_RED
    0x00FF00,  # COLOR_GREEN
    0x0000FF,  # COLOR_BLUE
    0xFFFF00,  # COLOR_YELLOW
    0x00FFFF,  # COLOR_CYAN
    0xFF00FF,  # COLOR_MAGENTA
    0xFFFFFF,  # COLOR_WHITE
    0x808080,  # COLOR_GRAY
    0xD3D3D3,  # COLOR_LIGHT_GRAY
    0x404040   # COLOR_DARK_GRAY
]


# 生成一个长度为240的列表，随机填充颜色值
random_colors = [random.choice(COLORS) for _ in range(240)]


def main():
    # Initialize the library and the strip. This defaults to SPI bus 0, order 'rgb' and a very low brightness
    strip = apa102.APA102(num_led=12, order='rgb', bus_method='bitbang',  mosi=19, sclk=26, ce=None,
                 bus_speed_hz=30000000, global_brightness=4)

    # Turn off all pixels (sometimes a few light up when the strip gets power)
    strip.clear_strip()

    # Prepare a few individual pixels
    for index,color in enumerate(random_colors):
        strip.set_pixel_rgb(index%12,color,bright_percent=index%4)

        strip.show()
        # Wait a few Seconds, to check the result
        time.sleep(0.1)
   

    # Clear the strip and shut down
    strip.clear_strip()
    strip.cleanup()


if __name__ == '__main__':
    main()

此代码会产生一个随机的颜色列表,然后通过遍历列表的方式来形成一个不段追逐的灯光效果,更多的灯光效果可以自行探索.

运行方式为:
(my-virtual-environment) root@raspberrypi:~# python led_light.py

此时会报错:

  经过2个小时的探索,发现是rpi的gpio库太老了,在这篇文章上查到原因和解决办法:https://blog.csdn.net/qq_41918983/article/details/142111052

  然后依照教程修复一下:

  紧接着就可以继续运行程序了:

     

5.总结

本文记录了使用树莓派驱动6+1MicArray上的led灯珠SK9822的方式,其中有一些小坑需要踩,不过好在解决了,希望能帮到大家