地圖“會唱歌”

在學習地理和音樂的知識時，我的腦海里突然冒出一個想法：能不能制作這樣一塊地圖板，在說出其區域名稱后，該區域的LED燈立即閃爍，并播放該區域的代表民歌？在家人的支持下，我開始了有關語音交互和民歌播放地圖板的制作實踐。

一、構思設計

語音芯片使用LD3320 Board，開發平臺使用入門級的雙核開源平臺Fireduino IDE，存儲器用Micro SD Card（TF-Card）模塊，再加上一個音頻輸出模塊和小喇叭。結構如圖1所示。

軟件流程的構思如下：對著語音模塊說出一個省級地區的名稱，然后播放該地區的代表民歌，與此同時，地圖板上對應的省份區域內的LED燈開始閃爍。當使用者說出“暫停”后，停止播放當前歌曲并等待下次語音播放。

二、硬件設計

硬件設計中的主控板選擇了Fireduino 控制板。這塊控制板擁有雙核Cortex-M3處理器，集成高質量音頻Codec和Wi-Fi模組，具備良好的IOT擴展性能，能完美兼容Arduino IDE和Arduino標準接口，并支持FireBlock圖形化編程軟件。

一塊Fireduino控制板=2×Arduino UNO+Wi-Fi模塊+音頻模塊+RTC模塊+Flash模塊。

主芯片采用Rockchip雙核Cortex-M3主控芯片RKNanoD，它擁有超高的運行頻率，并且板載8M字節的大容量SPI Flash。

硬件設計中的語音識別部分采用LD3320 Board模塊。該模塊采用SPI通信方式，其芯片具有非特定人語音識別技術，不需要用戶進行錄音訓練，只需把識別的關鍵詞以字符串的形式傳送進芯片，即可在下次識別中生效。

比如，用戶在51等MCU的編程中簡單地通過設置芯片的寄存器，把諸如“你好”的識別關鍵詞的內容動態地傳入芯片，芯片就可以識別設定的關鍵詞語了。同時，可在用戶自由編輯的50條關鍵詞語中進行識別，終端用戶可根據場景需要，隨時編輯和更新這50條關鍵詞語的內容。

以上兩大模塊只需使用9根杜邦線連接，再將SPI控制線的3根線一一對應接上，SS芯片選擇線接9號引腳，IRQ外部中斷引腳接2號引腳，WR串并口選擇線接地選擇SPI方式控制即可。

三、軟件程序

以江蘇省為例。對著語音模塊說出“江蘇”，此時開始播放歌曲《茉莉花》，播放過程中說出“暫停”，暫停當前歌曲，再說出“繼續”，繼續播放歌曲，說出“停止”，終止播放當前歌曲。終止播放歌曲后，說出其他省份才開始播放當地代表歌曲。

1.偽指令

需要初始化的內容包括：串口、TF卡功能、Audio功能、LD3320模塊。

添加識別語句：如“江蘇”等各省份的名字。

死循環處理：如果說出“程序開始”，那么跳出死循環，否則繼續等待。

2.主程序

判斷選擇（識別語句）→判斷省份→播放民歌并驅動閃爍顯示→若暫停，停止解碼→若繼續，恢復解碼→播放結束退出循環。

Fireduino關于Audio的例程中有針對查詢解碼的例程，且暫停、恢復、停止的解碼都有相關的函數，只需按照偽程序的思路編寫就可以完成。

四、調試過程

Fireduino控制板與電腦的USB連接，根據官方維基百科的提示來安裝驅動，上位機Arduino IDE選擇端口后下載Blink例程，可以看到板上的LED燈開始閃爍，說明程序下載正確。再插上TF卡和小喇叭，根據官方的播放音樂驅動進行循環播放。

1.調試TF卡和小喇叭

先在TF卡中下載一個名為test.mp3的音頻文件，然后模仿官網例程操作。

以上程序的說明為：

（1）初始化串口，以便后續打印調試信息。

（2）初始化TF卡，后續需從TF卡讀取音樂文件用于解碼。

（3）初始化Audio，并且采用AUDIO_SD 方式。

（4）如果初始化Audio 成功，播放MP3文件。

短暫調試過后，如果聽到聲音，說明TF卡和小喇叭已調試成功，然后開始調試LD3320芯片模塊。

2.使用Arduino UNO板對LD3320進行開發

接好線后，下載語音模塊的官方例程，再接一個LED燈在8號腳上，編譯程序并下載好后，對著模塊說出“開燈”，LED燈點亮，說明例程沒有問題。說出“關燈”，LED燈熄滅。

在Arduino UNO調試成功后，再將LD3320與Fireduino連接并調試。

3.再次調試

在詳細檢查官方的驅動文件后，發現官方的Arduino驅動采用模擬SPI的方式進行，且函數名字也相同，與Fireduino的SPI函數有沖突。為解決這個問題，將LD3320.h和LD3320.cpp的驅動文件中關于SPI部分的文件采用硬件SPI的方式后，才將程序燒錄進去。之后多次調試還是沒有成功。

經過反復實驗后發現，Fireduino是ARM內核，且運算頻率高達200MHz，delay（）函數過于短暫，LD3320對不上Fireduino的SPI握手協議。為解決這個問題，需增加驅動中需要延時的地方的時長，并反復調試直至成功。

至此，Fireduino的TF、Audio與LD3320全部調試成功。