【得捷电子Follow Me第二季第4期】Arduino Nano RP2040 Connect 进阶任务

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【得捷电子Follow Me第二季第4期】Arduino Nano RP2040 Connect 进阶任务 [复制链接]

 

1. 任务要求

        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。

 

2. 基础知识

        脉冲密度调制（Pulse Density Modulation，简称PDM）是一种数字调制技术，它使用二进制数0和1来表示模拟信号的幅值。在PDM中，模拟信号的幅值通过输出脉冲对应区域的密度来表示，即1的密度越大，代表该区域对应的模拟信号幅值越大，反之亦然。

        麦克风是将物理声音转换为数字数据的部件。麦克风通常用于移动终端、语音识别系统甚至游戏和虚拟现实输入设备。 Arduino Nano RP2040 Connect 开发板上有一颗 MP34DT06JTR 传感器。如下图所示：

        MP34DT06JTR 传感器是一种超紧凑型麦克风，使用PDM（脉冲密度调制）用二进制信号表示模拟信号。MP34DT06JTR 传感器典型参数如下： 信噪比：64dB 灵敏度：-26dBFS ±3dB 温度范围：-40 ~ 85℃

 

3. 功能实现

3.1 原理

        使用PDM 采集数字音频数据，然后再通过串口将数字音频数据发送至上位机，上位机再通过串口接收数字音频数据，使用曲线图绘制音频曲线。

 

3.2 代码实现

/**
 * FollowMe 2-4 任务3：
 * 1. 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。
 */
#include <Arduino.h>
#include <PDM.h>

static const char channels = 1;                     // 音频通道数，1：单通道，2：立体声
static const int frequency = 20000;                 // PCM 输出频率

short sampleBuffer[512];                            // 音频采样缓存区
volatile uint32_t samplesRead;                      // 读取到的音频样本数


void setup() {
  // 初始化串口
  Serial.begin(115200);
  delay(1500);
  
  // 设置PDM接收回调函数
  PDM.onReceive(onPDMdata);

  // 增益设置，可选
  // PDM.setGain(30);

  // 初始化 PDM
  while (!PDM.begin(channels, frequency)) {
    Serial.println("PDM 初始化失败!");
    PDM.end();
    // 延时重试
    delay(3000);
  }
}

void loop() {
  if (samplesRead) { // 读取到了音频数据
    // 对音频数据进行处理，这里使用串口输出。上位机可通过串口展示音频波形
    for (int i = 0; i < samplesRead; i++) {
      Serial.println(sampleBuffer[i]);
    }

    // 处理完毕，清零读取到的音频样本数
    samplesRead = 0;
  }
}

/**
 * 数据处理回调函数，用于接收PDM麦克风的数据
 */
void onPDMdata() {
  // Query the number of available bytes
  int bytesAvailable = PDM.available();

  // Read into the sample buffer
  PDM.read(sampleBuffer, bytesAvailable);

  // 16-bit, 2 bytes per sample
  samplesRead = bytesAvailable / 2;
}

 

4. 效果展示