基于Cortex-M3的無(wú)線語(yǔ)音智能相框的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉鈞火 趙威海 羅來(lái)俊

(江西理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

0 引言

自從智能相框首次投放市場(chǎng)以來(lái)，至今已經(jīng)超過(guò)了6年多的時(shí)間。如今，智能相框市場(chǎng)正處于走向成熟期的階段。本設(shè)計(jì)以STM32F103處理器為核心，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序和FAT文件操作系統(tǒng)讀取SD卡信息，并對(duì)其中的圖像信息進(jìn)行解碼和恢復(fù)，最后由TFTLCD打印圖像。同時(shí)，WiFi模塊實(shí)現(xiàn)了PC或手機(jī)的無(wú)線控制；LD3320模塊實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音控制；光采集模塊用于檢測(cè)外部光強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)液晶屏背景亮度。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 SD卡存儲(chǔ)模塊

SD卡是基于flash的存儲(chǔ)卡，支持中央處理單元的讀寫操作。SD卡的讀寫以扇區(qū)為基本單位。核心器通過(guò)9個(gè)引腳與SD卡連接。本設(shè)計(jì)利用STM32F1提供的SDIO接口與SD卡連線控制，采用4位數(shù)據(jù)總線，最大傳輸速率達(dá)到100Mbit/s。同時(shí)使用FatFs管理SD卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)SD卡文件的讀寫操作。

FATFS是一種由C編寫的文件管理系統(tǒng)。操作者只需應(yīng)用該系統(tǒng)中的相關(guān)函數(shù)，即可對(duì)磁盤中的文件進(jìn)行一系列操作。

1.2 LD3320模塊

LD3320是一種基于非特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的語(yǔ)音識(shí)別、聲控芯片。Mic檢測(cè)外界語(yǔ)音流，通過(guò)頻譜分析及特征提取，與關(guān)鍵詞列表進(jìn)行對(duì)比匹配，最后輸出最接近的關(guān)鍵詞作為識(shí)別結(jié)果。特別地，關(guān)鍵字列表可以被動(dòng)態(tài)地編輯，從而實(shí)現(xiàn)了高度的自由化。本設(shè)計(jì)采用STM32F103的SPI接口與LD3320模塊連接通信。

1.3 ESP8266模塊

ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透?jìng)髂K，該模塊支持STA、AP和STA+AP3種工作模式。本設(shè)計(jì)通過(guò)STM32F1提供的串口引腳與無(wú)線模塊連接通信，最大的傳輸速率可到達(dá)460800bps。

1.4 光采集模塊

該模塊由一個(gè)光敏傳感器配合ADC采集技術(shù)完成。在本設(shè)計(jì)中，將STM32F1提供的ADC通道引腳與光敏電阻的一端相連，以檢測(cè)由光敏電阻阻值變化引起的電壓變化，從而獲得環(huán)境光的變化。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，核心器發(fā)送信號(hào)以調(diào)整LCD背景光的亮度。

光敏電阻是一個(gè)具有單向?qū)щ娞匦缘腜N結(jié)。其通過(guò)的電流大小隨入射光的強(qiáng)度而變化。ADC公式如下：

voltage=(ADCDR×825)?10。

(1)voltage為電壓值。

(2)ADCDR為檢測(cè)值。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)流程圖

本設(shè)計(jì)以STM32F-103ZET6芯片為核心，通過(guò)SPI，USART和其他功能引腳與各硬件模塊連接。

通過(guò)接收ADC收集的光敏傳感器的電壓數(shù)據(jù)調(diào)整LCD屏幕的背景亮度；通過(guò)接收語(yǔ)音識(shí)別模塊檢測(cè)并處理的聲音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能；通過(guò)接收無(wú)線模塊的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)或PC軟件的無(wú)線控制功能。

上述模塊之間的處理器資源分配是通過(guò)STM32F103-ZET6芯片提供的內(nèi)部定時(shí)器中斷操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而到達(dá)一種動(dòng)態(tài)掃描的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以stm32f103zet6芯片為核心，結(jié)合光采集模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、無(wú)線通信模塊、顯示模塊和SD卡存儲(chǔ)模塊，設(shè)計(jì)了一款集語(yǔ)音、無(wú)線控制等功能的智能相框。本設(shè)計(jì)在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中是正常、穩(wěn)定的，所有功能均可實(shí)現(xiàn)并滿足設(shè)計(jì)要求。