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NUC980开发板DIY项目大挑战】基于NK-980IoT的国学唐诗学习机

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发表于 2022-6-22 22:24:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
NUC980开发板DIY项目大挑战】基于NK-980IoT的国学唐诗学习机


作者:recan
链接:https://club.rt-thread.org/ask/article/372fe88529e45e45.html


基于NK-980IoT的国学唐诗学习机


1 项目背景

最近一直在陪小孩学习国学精髓,比如唐诗、宋词这些经典国学常识;恰好看到RT-Thread官方社区有开展一个DIY活动,并且这个板子刚好带有音频相关的外设接口,于是想着试着玩一玩,没准后面可以把功能再升级一下,给小孩做个高级”玩具”(这个成本可不低啊)。

2 开发板简介

开发板简单的介绍,参考如下:
640?wx_fmt=png.jpg

整体上板子的外设情况还是非常不错的,可以做很多有用、好玩的东西。由于我本次的DIY项目主要关于音频,所以我也就重点看了这块的介绍。
640?wx_fmt=png.jpg

音频芯片型号为NAU8822L,其中I2C接口用于配置(MODE引脚低),I2S接口用于传输数据。
I2S_LRCK接FS,用于区分左右通道数据。
I2S_BCLK接BCLK 数据传输bit时钟。
I2S_DI接ADCOUT 主<-从。
I2S_DO接ADCIN 主->从。
I2S_MCLK接MCLK 主时钟,给设备提供时钟源。

3 项目实现


3.1 硬件部分

本方案中,硬件部分主要包括使用了2个按键和2个LED,SD卡、以及音频处理的I2S接口。
640?wx_fmt=png.jpg

LED:用作功能指示;黄灯表示唐诗五言绝句模式,红灯表示唐诗七言绝句模式;
按键:用作功能选择,有唐诗 五言绝句 和唐诗 七言律诗,两种功能模式;
音频喇叭:用作音频的输出;
SD卡:用作音频文件的存储。

3.2 软件部分

整个代码结构比较简单,如下图所示:
640?wx_fmt=png.jpg

使用到的软件包主要是 wavplayer,在播放音频时,也主要使用这个软件包的接口。

程序的简单逻辑如下:
1、程序上电,完成初始化操作,包括按键、LED等GPIO的模式设定,创建一个信号量;另外,系统在上电初始化后,检测到SD卡存在的话,会自动挂载其文件系统,挂载点为 /mnt/sd1 这个目录;
2、播放开机使用欢迎词;
3、while-1循环等待功能按键的输入;
4、当识别到对应的按键输入后,响应的功能指示灯亮起,并且设定具体需要播放的音频文件名,然后通过信号量触发给main循环的信号量等待,然后由main循环调用wavplayer的接口执行对应音频文件的播放;
  1. void wav_palyer_file(constchar*file)
  2. {
  3.      int new_argc =3;
  4.     char*new_argv[64]={
  5.            "wavplayer",
  6.            "-s",
  7.          "/mnt/sd1/test/test.wav",
  8.      };
  9.      externint wav_player(int argc,char*argv[]);
  10.      snprintf(new_argv[2],64,"%s", file);
  11.      wav_player(new_argc, new_argv);
  12. }
复制代码

5、周次循环3-4步骤。
工程代码代码已开源在gitee:国学唐诗学习机
工程代码建议使用env环境执行编译,下载使用官方的NuWriter工具。
工程中使用的音频文件,如果需要测试,可以联系 我 获取。

4 功能展示4.1 已实现功能
主要是用按键触发不同的国学内容,然后进行朗诵,功能属于比较简单,演示视频详见:B站链接


B站链接:
https://www.bilibili.com/video/BV1UY4y1B788/


4.2 未来实现功能
比如一键联网更新 唐诗音频文件:通过http或tftp等远程方式,自动更新已发布的唐诗音频文件;
比如支持本地人工朗诵录音和播放:通过读学习者的朗诵执行与原文的比对;
比如支持考察模式:学习机随机选择一首诗名,然后学习者来背诵,形成学习闭环;
比如加入语音识别功能:支持语音输入来让学习机朗诵对应的诗词;
比如加入LCD显示:支持更多样化的人机交互。

5 音频文件制作

本次项目使用的所有音频文件,均使用 AI文字合成语音在线网站 制作,详见如下:
0?wx_fmt=png.jpg
640?wx_fmt=png.jpg

将所有制作好的音频文件,按照预定的文件名,拷贝到SD卡中,即可被读取播放了。

6 项目总结
  • NK-980IoT版子支持下载固件程序到SRAM中快速运行,这个功能很赞,可以加快调试速度;但是,我使用烧录到SPI Flash的方式,试了好几次烧录完了都没跑起来,真是有些头疼;
  • 看似小的DIY项目,也需要一番构思,留有功能升级的设计;
  • 扩展功能,有望再花点时间,升级升级;
  • 体验了一把windows下使用env开发编译,虽然比不上Linux环境的流畅,但在windows环境能有这样的体验也还不错,赞一个。


7 参考资料
  • NK980IoT使用RT-Thread的简介

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/tutorial/quick-start/nk-980iot/quick-start

  • NK-980IOT测评之I2S接口音频测试

https://club.rt-thread.org/ask/article/0a848bea7e87954b.html

  • NK-980IOT 测评之 I2S 和 SDH

https://club.rt-thread.org/ask/article/02738a52239b522c.html



8 致谢


最后,感谢论坛小伙伴 @qinyunti 的部分技术支持,I2S音频操作部分主要参考之前的测评文章,也期待论坛中有更多关于NK-980IoT的技术文章输出。




640?wx_fmt=png.jpg

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