第二十九章 音频录制实验

       本章将介绍CanMV下的音频录制通过CanMV提供的模块便能快速地实现音频录制。通过本章的学习，读者将学习到CanMV下控制I2S获取音频数和audio模块的使用。

       本章分为如下几个小节：

       29.1 maix.I2S模块及audio模块介绍

       29.2 硬件设计

       29.3 程序设计

       29.4 运行验证

        29.1 maix.I2S模块及audio模块介绍

       有关miax.I2S模块及audio模块的介绍，请见第28.1小节《maix.I2S模块及audio模块介绍》。

        29.2 硬件设计

       29.2.1 例程功能

       1. 使用maix.I2S模块和audio模块获取板载数字麦克风的音频数据并保存到文件系统中

       29.2.2 硬件资源

       1. 数字麦克风

              IIS_SDIN - IO30

              IIS_BCK - IO32

              IIS_LRCK - IO33

       29.2.3 原理图

       本章实验内容，需要获取板载数字麦克风的音频数据，然后使用WAV编码后保存到文件系统中。

       DNK210开发板上的数字麦克风的连接原理图，如下所示：

图29.2.3.1 数字功放NS4168连接原理图

       关于该数字麦克风的使用方法，可参考MSM261S4030H0R的数据手册——《MSM261S4030H0R.pdf》，读者可在A盘→硬件资料→芯片资料下找到这份文档。

        29.3 程序设计

       29.3.1 maix.I2S模块及audio模块介绍

       有关maix.I2S模块及audio模块的介绍，请见第29.1小节《maix.I2S模块及audio模块介绍》。

       29.3.2 程序流程图

图29.3.2.1 音频录制实验流程图

       29.3.3 main.py代码

       main.py中的脚本代码如下所示：

from board import board_info
from fpioa_manager import fm
from maix import GPIO
from maix import I2S
import audio
import os
 
try:
    os.mkdir("/sd/RECORDER")
except Exception:
    pass
 
SAMPLE_RATE = 16000
RECORD_TIME = 10
SINGLE_SAMPLE_POINTS = 2048
WAV_CHANNEL = 2
 
fm.register(board_info.SPK_CTRL, fm.fpioa.GPIO0)
fm.register(board_info.MIC_WS, fm.fpioa.I2S0_WS)
fm.register(board_info.MIC_SCLK, fm.fpioa.I2S0_SCLK)
fm.register(board_info.MIC_SDIN, fm.fpioa.I2S0_IN_D0)
 
# 控制数字功放进入低功耗关断模式
spk_ctl = GPIO(GPIO.GPIO0, GPIO.OUT)
spk_ctl.value(0)
 
# 构造I2S对象并配置I2S通道
i2s_dev = I2S(I2S.DEVICE_0)
i2s_dev.channel_config(I2S.CHANNEL_0, I2S.RECEIVER, align_mode=I2S.STANDARD_MODE)
i2s_dev.set_sample_rate(SAMPLE_RATE)
 
# 构造Audio对象
audio_recorder = audio.Audio(path="/sd/RECORDER/record.wav", is_create=True, samplerate=SAMPLE_RATE)
 
datas = []
sample_times = (RECORD_TIME * SAMPLE_RATE) // SINGLE_SAMPLE_POINTS
for i in range(sample_times):
    # 从I2S对象获取音频数据
    data = i2s_dev.record(WAV_CHANNEL * SINGLE_SAMPLE_POINTS)
    if len(datas) is not 0:
        # 对音频数据使用WAV编码后保存到文件中
        audio_recorder.record(datas[0])
        datas.pop(0)
    i2s_dev.wait_record()
    datas.append(data)
 
# 结束音频录制
audio_recorder.finish()

       可以看到首先是为GPIO以及I2S分配IO，然后控制数字功放NS4168的CTRL引脚为低电平，此时NS4168被配置低功耗关断模式，避免因共用I2S接口导致数字麦克风数据传输出错。

       接着是构造了一个I2S对象，并配置了I2S对应的通道为接收模式，因为本实验需要录制音频数据。

       再接着构造了一个Audio对象，Audio对象与文件系统中的音频文件进行绑定。

       接下来根据定义的采样率、录制时间等参数不断地从I2S对象获取音频数据，然后通过Audio对象对音频数据进行WAV编码后保存到指定的文件中，直到录制到定义的录制时间后才退出循环。

       最后在音频文件录制完毕后，结束音频录制，释放音频录制占用的资源。

        29.4 运行验证

       将DNK210开发板连接CanMV IDE，点击CanMV IDE上的“开始(运行脚本)”按钮后，便开始进行音频录制，录制的时长为10秒，音频录制完成后，外在SD卡的media文件夹下生成文件名为record.wav的音频文件，此时通过其他音频播放设备或通过上一章节音频播放实验中的程序播放该音频文件，便能听到音频录制期间被录制的音频。