Raspi Voice HAT-AI智能音箱2-Mic麦克风语音识别阵列适用树莓派2/3/4B

发表于由

产品简介

前言

Raspi Voice HAT是专为AI和语音应用设计的Raspberry Pi双麦克风扩展板。 这意味着您可以构建一个集成Amazon Amazona语音服务，Google助手，百度AI等的功能更强大，更灵活的语音产品。

该板是基于树莓派而设计的音频模块，采用WM8960低功耗立体声编解码器，通过I2C接口控制，I2S接口传输音频。 电路板两侧有两个麦克风采集声音，还提供12个APA102 RGB LED和1个板载扬声器，并提供1个用户按钮和1个I2C接口，用于扩展应用程序。

此外，板载3.5mm音频插孔或JST 2.0扬声器输出均可用于音频输出，可通过外接耳机播放音乐,同时也可通过双通道喇叭接口外接喇叭播放。板子左右两边有一个高质量MEMS硅麦克风，可以立体声录音。

产品特性

  • 供电电压：5V
  • 逻辑电压：3.3V
  • 音频编解码芯片：WM8960
  • 控制接口：I2C
  • 音频接口：I2S
  • 扩展接口：1x I2C，1x按键
  • 电源接口：1xType-C 接口（5V）
  • LED接口：12个APA102可编程RGB LED，连接到SPI接口
  • DAC信噪比：98dB
  • ADC信噪比：94dB
  • 耳机驱动：40mW (16Ω@3.3V)
  • 扬声器驱动：1W per channel (8Ω BTL)（板载mono扬声器）

硬件资源


LP、LN分别对应左扬声器的正、负极; RP、RN分别对应右扬声器的正、负极。

功能引脚树莓派引脚（BCM）描述
5V5V电源正（5V电源输入）
GNDGND电源地
SDAP3/GPIO2I2C数据输入
SCLP5/GPIO3I2C时钟输入
CLKP12/GPIO18I2S位时钟输入
LRCLKP35/GPIO19I2S帧时钟输入
DACP40/GPIO21I2S串行数据输出
ADCP38/GPIO20I2S串行数据输入
BUTTONP29/GPIO5或P31/GPIO6自定义按键

树莓派使用

本产品例程只适用于树莓派官方系统（Raspbian）

脚本自动安装

请使用树莓派官方内核版本为5.4以上的官方系统（Kernel version:5.4）

执行以下脚本自动安装驱动:(包含demo)

git clone https://github.com/u-geek/RaspiVoiceHAT

cd RaspiVoiceHAT

sudo ./setup.sh
             ┌───────┤ AOIDE RaspiVoiceHAT setup tools(5.4.51) ├────────┐
             │ RaspiVoiceHAT Config Tool.                               │
             │                                                          │
             │                     1 Install Driver                     │
             │                     2 Remove Driver                      │
             │                     3 Demo                               │
             │                     E Exit                               │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │                                                          │
             │              <Ok>                  <Exit>                │
             │                                                          │
             └──────────────────────────────────────────────────────────┘

手动安装驱动

如果你是国内用户，用官方源可能会比较慢，整个安装过程下载需要很长时间且可能会更新失败，因此可以换成阿里源：

sudo nano /etc/apt/sources.list

将官方源开头用#注释，并添加阿里源：

#deb-src http://archive.raspberrypi.org/debian/ stretch main
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
deb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

更新软件源：

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

检查内核版本：

uname -a
如果内核版本低于5.0（即树莓派系统是2020-05-27之前）下载如下驱动
git clone -b rpi-4.9.y https://github.com/waveshare/WM8960-Audio-HAT.git
如果是最新的下载如下：
git clone https://github.com/waveshare/WM8960-Audio-HAT
如上两条命令请不要都运行

安装WM8960驱动：

cd WM8960-Audio-HAT
#需要等待一定的时间
sudo ./install.sh 
sudo reboot

重启后运行如下命令看下驱动是否加载成功。

sudo dkms status

pi@raspberrypi:~ $ sudo dkms status 
wm8960-soundcard, 1.0, 4.19.58-v7l+, armv7l: installed

检测声卡

  • 检查播放：aplay -l
pi@raspberrypi:~ $ aplay -l**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****card 0: wm8960soundcard [wm8960-soundcard], device 0: bcm2835-i2s-wm8960-hifi wm8960-hifi-0 []  Subdevices: 1/1  Subdevice #0: subdevice #0
  • 检查录音：arecord -l
pi@raspberrypi:~ $ arecord -l**** List of CAPTURE Hardware Devices ****card 0: wm8960soundcard [wm8960-soundcard], device 0: bcm2835-i2s-wm8960-hifi wm8960-hifi-0 []  Subdevices: 1/1  Subdevice #0: subdevice #0

录音播放测试

录播测试

sudo arecord -f cd -Dhw:0 | aplay -Dhw:0

程序运行后通过耳机或者喇叭会听到麦克风采集到的声音，注意喇叭不能开靠近麦克风否 则会导致共振产生啸叫。

录音

sudo arecord -D hw:0,0 -f S32_LE -r 16000 -c 2 test.wav

test.wav是录制生成的文件名。

播放

sudo aplay -Dhw:0 test.wav

播放刚刚录制的音频

调节音量

默认的音量是比较小的

sudo alsamixer

如果 WM8960 声卡没有设置为默认声卡则需要按 F6 选择声卡设备。

实际上右边还有很多可以调节的选项。

mpg123播放器

aplay只支持wav的音乐，实际上MP3格式的音乐会更加多，安装：

sudo apt-get install mpg123 
sudo mpg123 music.mp3

需要注意，这里的music.mp3需要替换成你的mp3音乐。

图形化smplayer

如果是命令行系统可以跳过，如果你的是桌面系统，安装：

sudo apt-get install smplayer

在界面中右键选择wm8960-soundcard为默认

在菜单中打开smplayer软件，打开音频文件即可播放。(smplayer也可以播放视频)

程序控制

我们提供了一个简单的python控制例程。

  • 安装对应的库
sudo apt-get install libasound2-devgit 
clone https://github.com/larsimmisch/pyalsaaudio
cd pyalsaaudio
sudo python setup.py build
sudo python setup.py install
  • 下载例程
wget http://www.waveshare.net/w/upload/1/19/WM8960_Audio_HAT_Code.tar.gz
tar zxvf WM8960_Audio_HAT_Code.tar.gz
sudo chmod 777 -R WM8960_Audio_HAT_Code
  • 播放
sudo python playwav.py music.wav
  • 录音
sudo python recordwav.py out.wav

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