查看“LC-AI-C108”的源代码

== 产品名称 ==
RPI_AC108音频解码模块 4麦克 语音模块


== 概述 ==
艾尔AC108模块搭载X-POWER公司音频解码芯片和4通道硅麦克风阵列。专为树莓派设计的音频声卡扩展板，低功耗，立体声编解码，支持高音质语音捕获。也可用于DIY类似于天猫精灵、Google Assistant等智能音箱。



== 特征 ==
* 基于Raspberry Pi 40pin接口，适用于Raspberry Pi系列主板；<br><br>
* 支持Raspberry Pi Zero/Zero W/2B/3B/3B+/4等开发板 ；<br><br>
* 采用AC108低功耗立体声编解码芯片，可通过I2S接口通讯；<br><br>
* 板载4个高质量MEMS硅麦克风，可左右声道录音；<br><br>
* 板载12个可编程APA-102-2020全彩LED；<br><br>
* 供电方式：插入至树莓派获取5V和3.3V电源；<br><br>
* 逻辑电压：3.3V；<br><br>
* 树莓派控制接口：I2C，音频接口：I2S，树莓派通过I2C接口控制麦克风阵列捕获语音，然后将语音信号通过I2S接口传送到树莓派，最终由树莓派的3.5mm耳机座/HDMI接口输出音频；<br><br>
* 提供完善的参考资料，搭配树莓派可DIY类似出于天猫精灵、小度音箱、Google Assistant功能的智能音箱。<br><br>



== 介绍说明 ==
1、板子尺寸：65*65mm，重量：20g<br>
[[Image:LC-1230 1.png]]

2、接口说明<br>
[[Image:LC-1230 2.png]]        [[Image:LC-1230 3.png]]<br>



1、MIC1--MIC4: 4个模拟MEMS硅麦克风；

2、D1--D12：12个APA102全彩LED，连接到树莓派的SPI接口；

3、Raspberry Pi 2*20P座子：支持Raspberry Pi Zero/Zero W/2B/3B/3B+/4等；

4、AC108：具有I2S/TDM输出转换功能的高度集成的四通道ADC；

5、GPIO12：Grove数字端口，连接到树莓派的GPIO12和GPIO13；

6、I2C：Grove I2C接口，连接到树莓派的I2C-1。






== 硬件连接 ==
1.1、准备工作<br>
首先确保所用的Pi运行的Raspbian操作系统是更新于2018.06.27或者2018.06.27之后，然后将WM8960模块插入Pi，接好键盘、显示器等必要的外设，Pi连上WiFi/有线网络，如下图：<br>
[[Image:LC-1230 4.png]]<br>




1.2、换源<br>
在安装驱动之前，请根据以下流程切换源到清华：<br>

（1）输入：sudo nano /etc/apt/sources.list<br>
[[Image:LC-1230 5.png]]<br>




（2）用#注释掉原文件内容，用以下内容替代<br>

deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ stretch main non-free contrib<br>

deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ stretch main non-free contrib<br>

[[Image:LC-1230 6.png]]<br>

输入完成后按Ctrl+X键保存退出<br>


1.3、驱动下载并安装<br>
输入：git clone https://github.com/respeaker/seeed-voicecard.git  #下载驱动<br>
输入：cd seeed-voicecard      #打开文件夹<br>
输入：sudo ./install.sh       #安装声卡驱动<br>
输入：sudo reboot             #重启Pi<br>
[[Image:LC-1230 7.png]]<br>
[[Image:LC-1230 8.png]]<br>





1.4、检查声卡名称是否与源代码seeed-voicecard相匹配<br>
输入：arecord -L<br>
[[Image:LC-1230 9.png]]<br>





2、安装Python和虚拟环境<br>
这样是为了隔离SDK与系统Python包关系<br>

输入：cd /home/pi<br>
输入：git clone https://github.com/respeaker/4mics_hat.git<br>
输入：cd /home/pi/4mics_hat<br>
输入：sudo apt install python-virtualenv              #安装Python2虚拟环境<br>
输入：virtualenv --system-site-packages ~/env         #建立虚拟环境，命名env<br>
输入：source ~/env/bin/activate                       #激活虚拟环境<br>
输入：pip install spidev gpiozero                     #安装需要的工具包<br>
[[Image:LC-1230 10.png]]<br>




3、控制APA102 LED的示例<br>

3.1、APA102 LED接口配置<br>
板载的APA102 LED通过Pi的SPI接口来控制，故需要先配置Pi的SPI接口。<br>

步骤如下：<br>
●输入：sudo raspi-config<br>
●选择“SPI”<br>
●选择“Yes”<br>
●选择“OK”<br>
●选择“Finish”<br>




3.2、运行APA102 LED<br>
输入：cd /home/pi<br>
输入：git clone https://github.com/respeaker/4mics_hat.git<br>
输入：cd /home/pi/4mics_hat<br>
输入：sudo apt install python-virtualenv       #安装Python 虚拟环境<br>
输入：virtualenv --system-site-packages ~/env  #创建Python 虚拟环境<br>
输入：source ~/env/bin/activate                #激活Python 虚拟环境<br>
输入：pip install spidev gpiozero              #安装spidev和gpiozero<br>
[[Image:LC-1230 11.png]]<br>
[[Image:LC-1230 12.png]]<br>



输入：python pixels.py                   #运行APA102 LED，LED会闪烁<br>
[[Image:LC-1230 13.png]]<br>




4、Alexa SDK和DuerOS SDK<br>
  
由于国内登录不上Google Assistant，所以使用在国内能连接的Alexa和百度DuerOs作为语音引擎，开发出能让大多数人使用的语音互助系统。<br>

4.1、配置和DOA测试<br>

（1）配置Voice engine
输入：source ~/env/bin/activate              #激活Python虚拟环境<br>
输入：cd ~/4mics_hat<br>
输入：sudo apt install libatlas-base-dev     #安装snowboy depend<br>
输入：sudo apt install python-pyaudio        #安装pyaudio音频处理包<br>
输入：pip install ./snowboy*.whl             #安装snowboy for KWS<br>
输入：pip install ./webrtc*.whl              #安装webrtc for DOA<br>
输入：cd ~/<br>
输入：git clone https://github.com/voice-engine/voice-engine  #write by seeed<br>
输入：cd voice-engine/<br>
输入：python setup.py install<br>
输入：cd examples<br>
[[Image:LC-1230 14.png]]<br>






4.2、运行<br>
在虚拟环境下运行python kws_doa.py。请用snowboy来唤醒，我们就可以看到方位信息。<br>
[[Image:LC-1230 15.png]]<br>



5、百度中文语音互动/Alexa英文语音互动<br>

5.1、配置和安装相关依赖<br>
输入：source ~/env/bin/activate               #activate the virtual<br>
输入：cd ~/<br>
输入：git clone https://github.com/respeaker/avs<br>
输入：cd avs                              #install Requirements<br>
输入：python setup.py install <br>
输入：sudo apt install gstreamer1.0<br>
输入：sudo apt install gstreamer1.0-plugins-good<br>
输入：sudo apt install gstreamer1.0-plugins-ugly<br>
输入：sudo apt install python-gi gir1.2-gstreamer-1.0<br>
输入：pip install tornado<br>
[[Image:LC-1230 16.png]]<br>


5.2、取得授权<br>

在终端运行 alexa-auth，然后登陆获取alexa的授权，或者运行dueros-auth获取百度的授权。授权文件会自动保存在 /home/pi/.avs.jason。在中国地区通常获取百度的授权就够用，方法如下：<br>
（1）输入：dueros-auth<br>
[[Image:LC-1230 17.png]]<br>




（2）选择baidu dueros，然后输入自己的百度账号即可完成授权<br>
[[Image:LC-1230 18.png]]<br>
'''注意：如果想在alexa-auth 和dueros-auth 之间切换，请先删除 /home/pi/.avs.jason。这个是隐藏文件，请用ls-la显示文件'''





5.3、安装mpg123播放器<br>

树莓派有3个播放器（mpv, mpg123和gstreamer）可供使用，语音交互上mpg123有着不错的表现。<br>

输入：sudo apt install mpg123        #安装mpg123播放器<br>

[[Image:LC-1230 19.png]]<br>




6、百度中文语音互动测试

WM8960模块的3.5mm音频接口处插上耳机/喇叭端子接喇叭（如果所用的显示器有HDMI音频功能会优先从HDMI输出音频）。<br>

以上步骤均配置无误后，以后只要输入以下3条指令即可进入语音交互功能。<br>

输入：cd /4mics_hat                #打开文件夹<br>
输入：source ~/env/bin/activate    #激活虚拟环境<br>
输入：PLAYER=mpg123 python ns_kws_doa_alexa_with_light.py  <br>
[[Image:LC-1230 20.png]]<br>


[[Image:LC-1230 21.png]]<br>

接着终端会打印出很多debug信息，当我们看到status code:204时对着WM8960模块上面的咪头说snowboy来唤醒语音交互功能，WM8960语音模块成功识别到 snowboy 这句语音后会打印出一大串调试信息（如果没有识别到snowboy不会有调试信息输出），此时立即说出你要执行的操作，比如：播放张学友的歌，智能语音模块会立即播放张学友的音乐。<br>

（'''提示：snowboy这个单词用手机翻译软件读出来比用嘴读出来可能更易识别'''）<br>




7、APA102 LED测试

以上步骤均配置无误后，以后只要输入以下3条指令即可测试LED功能。<br>

输入：cd ~/4mics_hat                #打开文件夹<br>
输入：source ~/env/bin/activate     #激活虚拟环境<br>
输入：python pixels.py              #运行LED<br>

[[Image:LC-1230 22.png]]<br>



8、WM8960模块输出音量调节<br>

树莓派桌面的音量调节按钮默认用来调节自带声卡的音量，要调节WM8960模块的音量，需先将WM8960模块（即seeed-2mic-voicecard）设置为默认声卡。<br>

8.1、点击 首选项---Audio Device Settings<br>
[[Image:LC-1230 23.png]]<br>


8.2、声卡：seeed-2mic-voicecard(Alsa mixer)，再分别点击Make Default和OK<br>
[[Image:LC-1230 24.png]]<br>


'''温馨提示：'''

1、在环境已经配置好了的情况下，下次开机只需要执行上面的第7和第8步就可以测试语音交互功能 和APA102 LED；<br>
2、因为配置过程中很多文件需要从国外的Github/Raspberry官网下载相关的文件，速度可能较慢，请耐心等待，若下载失败可多次尝试！<br>