查看“︁艾尔赛WM8960音频解码模块”︁的源代码

== 概述 ==
艾尔赛WM8960模块搭载英国原装Wolfson音频解码芯片和双硅麦克风阵列。专为树莓派设计的音频声卡扩展板，低功耗，立体声编解码，支持高音质播放和录音，可直接驱动扬声器播放音乐。也可用于DIY类似于天猫精灵、Google Assistant等智能音箱。<br>


== 功能特点 ==
* 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WM8960低功耗立体声编解码芯片，可通过I2S接口通讯；<br><br>
* 板载2个高质量MEMS硅麦克风，可左右声道录音；<br><br>
* 板载标准3.5mm耳机接口，输出功率：40mW(16Ω@3.3V)；<br><br>
* 板载双通道喇叭接口，可直接驱动扬声器，输出功率：2X1W；<br><br>
* 支持立体声、3D环绕等音效输出；<br><br>
* 板载3个可编程APA-102-2020全彩LED；<br><br> 
* 供电电压：5V；<br><br>
* 逻辑电压：3.3V；<br><br>
* 树莓派控制接口：I2C；<br><br>
* 音频接口：I2S；<br><br>
* DAC信噪比：98db，ADC信噪比：94db；<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 ==
板子尺寸：65*30.2mm，重量：16g<br>
[[Image:LC-Voice-WM8960.png]]



接口说明

[[Image:LC-Voice-WM8960 1.png]]

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

2、MIC_L&MIC_R: 左右MEMS硅麦克风；<br>

3、WM8960：低功耗立体声编解码芯片；<br>

4、POWER：输出接扬声器时此Micro USB|需接上以提供足够电流；<br>

5、KF301-4P端子：左右声道扬声器输出，功率2X1W；<br>

6、PH2.0-4P座子：左右声道扬声器输出，功率2X1W；<br>

7、3.5MM耳机输出口：功率40mW(16Ω@3.3V)；<br>

8、RGB LED： 3个APA102全彩LED，连接到树莓派的SPI接口；<br>

9、6X6mm按键：连接到树莓派的GPIO17；<br>


== 硬件连接 ==
1、系统配置与驱动安装<br>

1.1、准备工作
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-Voice-WM8960 2.png]]


1.2、换源
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-Voice-WM8960 3.png]]


（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

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

[[Image:LC-Voice-WM8960 4.png]]

输入完成后按Ctrl+X键保存退出<br>


1.3、驱动下载并安装

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-Voice-WM8960 5.png.png]]

[[Image:LC-Voice-WM8960 6.png.png]]

[[Image:LC-Voice-WM8960 7.png]]


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-Voice-WM8960 8.png]]

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-Voice-WM8960 9.png]]




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-Voice-WM8960 10.png]]

输入：python pixels.py                   #运行APA102 LED，LED会闪烁<br>
[[Image:LC-Voice-WM8960 11.png]]

4、Alexa SDK和DuerOS SD<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<br>
输入：source ~/env/bin/activate           #激活Python虚拟环境<br>
输入：cd ~/4mics_hat
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-Voice-WM8960 12.png]]


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-Voice-WM8960 13.png]]


5、百度中文语音互动/Alexa英文语音互动

5.1、配置和安装相关依赖
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-Voice-WM8960 14.png]]


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>
[[Image:LC-Voice-WM8960 15.png]]

（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-Voice-WM8960 16.png]]

'''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-Voice-WM8960 17.png]]


6、百度中文语音互动测试<br>
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-Voice-WM8960 18.png]]

[[Image:LC-Voice-WM8960 19.png]]

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）'''


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-Voice-WM8960 20.png]]



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-Voice-WM8960 21.png]]


8.2、声卡：seeed-2mic-voicecard(Alsa mixer)，再分别点击Make Default和OK<br>
[[Image:LC-Voice-WM8960 22.png]]

温馨提示：<br>
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！