作者：recan

鏈接：

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

基于NK-980IoT的國學唐詩學習機

1 項目背景

最近一直在陪小孩學習國學精髓，比如唐詩、宋詞這些經典國學常識；恰好看到RT-Thread官方社區有開展一個DIY活動，并且這個板子剛好帶有音頻相關的外設接口，于是想著試著玩一玩，沒準后面可以把功能再升級一下，給小孩做個高級”玩具”（這個成本可不低啊）。

2 開發板簡介

開發板簡單的介紹，參考如下：

整體上板子的外設情況還是非常不錯的，可以做很多有用、好玩的東西。由于我本次的DIY項目主要關于音頻，所以我也就重點看了這塊的介紹。

音頻芯片型號為NAU8822L,其中I2C接口用于配置(MODE引腳低),I2S接口用于傳輸數據。

I2S_LRCK接FS,用于區分左右通道數據。
I2S_BCLK接BCLK 數據傳輸bit時鐘。
I2S_DI接ADCOUT 主<-從。
I2S_DO接ADCIN 主->從。
I2S_MCLK接MCLK 主時鐘,給設備提供時鐘源。

3 項目實現

3.1 硬件部分

本方案中，硬件部分主要包括使用了2個按鍵和2個LED，SD卡、以及音頻處理的I2S接口。

LED：用作功能指示；黃燈表示唐詩五言絕句模式，紅燈表示唐詩七言絕句模式；

按鍵：用作功能選擇，有唐詩五言絕句和唐詩七言律詩，兩種功能模式；

音頻喇叭：用作音頻的輸出；

SD卡：用作音頻文件的存儲。

3.2 軟件部分

整個代碼結構比較簡單，如下圖所示：

使用到的軟件包主要是 wavplayer，在播放音頻時，也主要使用這個軟件包的接口。

程序的簡單邏輯如下：

1、程序上電，完成初始化操作，包括按鍵、LED等GPIO的模式設定，創建一個信號量；另外，系統在上電初始化后，檢測到SD卡存在的話，會自動掛載其文件系統，掛載點為 /mnt/sd1 這個目錄；

2、播放開機使用歡迎詞；

3、while-1循環等待功能按鍵的輸入；

4、當識別到對應的按鍵輸入后，響應的功能指示燈亮起，并且設定具體需要播放的音頻文件名，然后通過信號量觸發給main循環的信號量等待，然后由main循環調用wavplayer的接口執行對應音頻文件的播放；

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. }

1、周次循環3-4步驟。

工程代碼代碼已開源在gitee：國學唐詩學習機

工程代碼建議使用env環境執行編譯，下載使用官方的NuWriter工具。

工程中使用的音頻文件，如果需要測試，可以聯系我獲取。

4 功能展示

4.1 已實現功能

主要是用按鍵觸發不同的國學內容，然后進行朗誦，功能屬于比較簡單，演示視頻詳見：B站鏈接

B站鏈接：

https://www.bilibili.com/video/BV1UY4y1B788/

4.2 未來實現功能

比如一鍵聯網更新 唐詩音頻文件：通過http或tftp等遠程方式，自動更新已發布的唐詩音頻文件；

比如支持本地人工朗誦錄音和播放：通過讀學習者的朗誦執行與原文的比對；

比如支持考察模式：學習機隨機選擇一首詩名，然后學習者來背誦，形成學習閉環；

比如加入語音識別功能：支持語音輸入來讓學習機朗誦對應的詩詞；

比如加入LCD顯示：支持更多樣化的人機交互。

5 音頻文件制作

本次項目使用的所有音頻文件，均使用 AI文字合成語音在線網站制作，詳見如下：

將所有制作好的音頻文件，按照預定的文件名，拷貝到SD卡中，即可被讀取播放了。

6 項目總結

• NK-980IoT版子支持下載固件程序到SRAM中快速運行，這個功能很贊，可以加快調試速度；但是，我使用燒錄到SPI Flash的方式，試了好幾次燒錄完了都沒跑起來，真是有些頭疼；

• 看似小的DIY項目，也需要一番構思，留有功能升級的設計；

• 擴展功能，有望再花點時間，升級升級；

• 體驗了一把windows下使用env開發編譯，雖然比不上Linux環境的流暢，但在windows環境能有這樣的體驗也還不錯，贊一個。

7 參考資料

• NK980IoT使用RT-Thread的簡介

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

• NK-980IOT測評之I2S接口音頻測試

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

• NK-980IOT 測評之 I2S 和 SDH

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

8 致謝

最后，感謝論壇小伙伴 @qinyunti 的部分技術支持，I2S音頻操作部分主要參考之前的測評文章，也期待論壇中有更多關于NK-980IoT的技術文章輸出。