基于STM32F1系列和LDV5语音模块的语音控制LCD屏幕的点亮

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于STM32F1系列和LDV5语音模块的语音控制LCD屏幕的点亮相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文章是基于野火指南者F103板载LCD屏的控制，如有不妥之处，欢迎指正交流！

基于STM32F1系列和LDV5语言模块的语音控制LCD屏幕的点亮

前言

本文章先简单介绍STM32外部中断EXTI原理及初始化以及LDV5语音模块，再利用外部中断EXTI控制野火指南针F103板载RGB灯的亮灭，最后将其推广至LCD屏上，实现语音点亮LCD屏幕的预期。

一、STM32外部中断EXTI

1.什么是外部中断EXTI

a.异常（中断）类型

F103 在内核水平上搭载了一个异常响应系统， 支持为数众多的系统异常和外部中断。其中系统异常有 8 个（如果把 Reset 和 HardFault 也算上的话就是 10 个），外部中断有 60个。除了个别异常的优先级被定死外，其它异常的优先级都是可编程的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文件stm32f10x.h 这个头文件查询到，在 IRQn_Type 这个结构体里面包含了 F103 系列全部的异常声明。

b.EXTI简介

EXTI（External interrupt/event controller）—外部中断/事件控制器，管理了控制器的 20个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置，可以单独配置为中断或者事件，以及触发事件的属性。

c.EXTI功能框图

2.NVIC简介

NVIC 是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。

以下为NVIC 结构体定义，来自固件库头文件：core_cm3.h

/** @addtogroup CMSIS_CM3_NVIC CMSIS CM3 NVIC
  memory mapped structure for Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)
  @{
 */
typedef struct
{
  __IO uint32_t ISER[8];                      /*!< Offset: 0x000  Interrupt Set Enable Register   中断使能寄存器         */
       uint32_t RESERVED0[24];                                   
  __IO uint32_t ICER[8];                      /*!< Offset: 0x080  Interrupt Clear Enable Register 中断清除寄存器        */
       uint32_t RSERVED1[24];                                    
  __IO uint32_t ISPR[8];                      /*!< Offset: 0x100  Interrupt Set Pending Register  中断使能悬起寄存器         */
       uint32_t RESERVED2[24];                                   
  __IO uint32_t ICPR[8];                      /*!< Offset: 0x180  Interrupt Clear Pending Register 中断清除悬起寄存器       */
       uint32_t RESERVED3[24];                                   
  __IO uint32_t IABR[8];                      /*!< Offset: 0x200  Interrupt Active bit Register  中断有效位寄存器         */
       uint32_t RESERVED4[56];                                   
  __IO uint8_t  IP[240];                      /*!< Offset: 0x300  Interrupt Priority Register (8Bit wide) 中断优先级寄存器*/
       uint32_t RESERVED5[644];                                  
  __O  uint32_t STIR;                         /*!< Offset: 0xE00  Software Trigger Interrupt Register   软件触发中断寄存器  */
}  NVIC_Type;                                               
/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_NVIC */

在配置中断的时候我们一般只用 ISER、ICER 和 IP 这三个寄存器，ISER 用来使能中断，ICER 用来失能中断，IP 用来设置中断优先级。

3.初始化外部中断EXTI

a.EXTI初始化结构体

typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;               /*!< Specifies the EXTI lines to be enabled or disabled.
                                         This parameter can be any combination of @ref EXTI_Lines */
   
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;       /*!< Specifies the mode for the EXTI lines.
                                         This parameter can be a value of @ref EXTIMode_TypeDef */

  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; /*!< Specifies the trigger signal active edge for the EXTI lines.
                                         This parameter can be a value of @ref EXTIMode_TypeDef */

  FunctionalState EXTI_LineCmd;     /*!< Specifies the new state of the selected EXTI lines.
                                         This parameter can be set either to ENABLE or DISABLE */ 
}EXTI_InitTypeDef;
  1. EXTI_Line：EXTI 中断/事件线选择，可选 EXTI0 至 EXTI19。
  2. EXTI_Mode：EXTI 模式选择，可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)。
  3. EXTI_Trigger：EXTI 边沿触发事件，可选上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发 ( EXTI_Trigger_Falling) 或者上升沿和下降沿都触发( EXTI_Trigger_Rising_Falling)。
  4. EXTI_LineCmd：控制是否使能 EXTI 线，可选使能 EXTI 线(ENABLE)或禁用(DISABLE)。

b.采用宏定义的方法定义EXTI的端口

以下为bsp_exti.h文件，定义GPIO端口、端口时钟以及连接到SCL时钟线的GPIO。

#ifndef __BSP_EXTI_H
#define __BSP_EXTI_H


#include "stm32f10x.h"

#define INT_GPIO_PORT    	GPIOD			              /* GPIO端口 */
#define INT_GPIO_CLK 	    RCC_APB2Periph_GPIOD		/* GPIO端口时钟 */
#define INT_GPIO_PIN	   	GPIO_Pin_2			        /* 连接到SCL时钟线的GPIO */

void EXIT_Int_Config(void);


#endif /* __BSP_EXTI_H */

c.初始化EXTI函数

void EXIT_Int_Config(void)
{		
		//初始化结构体
		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
		
		//配置中断优先级
		EXTI_NVIC_Config();
	
	  // 初始化GPIO
		RCC_APB2PeriphClockCmd( INT_GPIO_CLK, ENABLE);
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = INT_GPIO_PIN;	
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   
		GPIO_Init(INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	
		
		// 初始化EXTI
		RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
		GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD, GPIO_PinSource2);
	
		EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line2;
		EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
		EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
		EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
		EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
		
}

d.嵌套向量中断控制器 NVIC 配置

static void EXTI_NVIC_Config(void)
{
		NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
		
		NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
		NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

二、LDV5语音模块

1.简介


将语音模块用USB线连接至电脑后，会播报开机语音，模块三个按键从左向右分别是U盘按键、复位按键、触发按键。U盘按键按下后，电脑将读取语音模块中插入的TF卡中的文件，如果我们需要更改语音模块程序，则需要更给该TF卡中的特定文件内容；复位按键按下后，语音模块将进行复位；触发按键需要配合语音模块的模式来使用，可作为触发条件之一。
语音模块预留了8个I/O口，可以控制I/O口的高低电平变化（高电平为3.3V），从而实现进一步操作。同时，在语音模块右下方还有串口通信端口，可以连接单片机的串口进行通信。
注意：RXD、TXD需要交叉连线；与单片机连接时，需要共地。

2.系统内部调用文件介绍（不可删除、改名）

插入语音模块的TF卡中含有以下几个文件为系统内部调用文件，不可删除和改名。

a.主菜单文件——Fyydz.ini


（1）每一行的开头数字，为菜单文件序号。
序号 0 为“口令关键词”，即在口令模式下所喊的名字，这个名字必须要存放在序号 0 处。其他意思和普通关键词一样。
序号1-88为“普通关键词”，其中序号1-32可以控制I/O口高低电平的变化，模块上预留了 PA0-PA7 这 8 个 IO 口，用户只需要简单设置 TF 卡中的菜单文件对应的序号即可对 IO 口进行利用。每个端口具备高电平、低电平、高电平 0.5s 点动、高电平 1s 点动功能。
序号 89 为“退出关键词”，即我们可以通过这句话来让系统退回到主菜单或者退出运行。例如我们在二级菜单，可以加入 89 序号这个名字来让他跳出二级菜单回到主菜单继续待命。或者在口令模式下识别口令后，不行再操作了，就可以用这个命令来停止继续操作。 这个 89 序号的关键词可以自行定义修改，和其他普通关键词一样编写。
序号 90-99 一共 10 个序号，这写序号是进入二级菜单的序号，它的关键词可以自行定义修改，和其他普通关键词一样编写。例如识别到需要 90 这条关键词后，系统会自动进入 T90.txt 的二级菜单文本中，这是只有这个文本的关键词才能识别，原主菜单关键词已经不能识别，系统只在当前 T90.TXT 菜单文本中工作，当然我们可以说出 89 序号命令回到主菜单，或者去其他 91-99 菜单，只要说出对应序号的命令，同时注意 TF 卡中要有对应的文件存在。
（2）每一行中间为串口调试信息。
串口调试信息为15个十六进制的数组成，从左向右读取，若连续出现3个FF，则说明数据终止，则串口数据为三个连续FF前的所有数据，通过模块上的串口通信端口输出。
（3）每一行的最后为触发条件和音频响应
最后的部分为此行命令的触发条件，当唤醒语音模块后，识别到触发条件后，将执行此行命令。触发条件为拼音，如“打开屏幕”则为“da kai ping mu”，后面加上.mp3文件，为触发后的音频响应，注意，此mp3文件需要在TF卡中存在。


b.系统参数配置文件——parameter.ini


1、 波特率
波特率是针对串口通信功能的一个通信速度参数调整，参数值如下:
1------4800bps
2------9600bps
3------19200bps
4------57600bps
5------115200bps
以上不同序号代表不同波特率值，默认为 9600bps。
2、 音量
音量调整为喇叭的音量大小调整参数，具体参数如下：
参数范围：0-15 ；0：最小音量 15：最大音量
3、 麦克风灵敏度
麦克风灵敏度即识别距离、识别率的调整，正常情况下我们不做任何调整，感兴趣可以调整测试，但效果不一定能改善。具体参数如下：
参数范围：1-99
1：最低灵敏度 99：最高灵敏度
说明：灵敏度越高识别距离越远但误识别率越高，反之则反;
4、 识别模式
语音模块具备3种识别模式，分别有口令模式、普通模式、
按键模式，不同模式对应有不同的功能，参数值如下：
参数值：0----口令模式
1----普通模式
2----按键模式（结合触发按键使用）
口令模式：即每次识别时都需要喊出一级口令，如“小石头”喊出一级口令后 10s 左右无发音将自动退出。如有发音可以重新恢复计时并等待，直到让他退出或者自动到时退出。（默认用模式，有效提高抗干扰能力和实用性强）
普通模式：该模式不需要喊一级口令，直接可以喊二级口令操作，没有延时等待和退出功能。（安静的环境中使用，嘈杂容易产生误触发）
按键模式：按键模式和口令模式差不多，只在于按键模块需要按按键，而口令模式是喊一级口令，其他都一样。
5、 延时参数
延时参数即是在口令模式和按键模式中的一个延时等待功能，例如默认设置的参数为 12，那么大概延时等待时间为 10s 左右，同修改这个参数可以改变等待的时间，数值越大，等待越久。这个延时只作为一个延时时间参考，非绝对准确的时间参数。

c.系统提示音频mp3文件

sys_sound.mp3-----系统开机声音（名字不能改，内容可替换）
knock.mp3----------按键模式，按键按下提示声（同上）
exit.mp3-------------退出提示声（同上）

三、语音控制LCD屏点亮

1.连线

依据中断初始化，设置端口D，引脚2为中断触发引脚，连接语音模块PA0。
通过语音触发，使得语音模块PA0端口从低电平转化为高电平，得到上升沿电平，触发单片机中断，进入中断程序（在stm32f10x_it.c文件中），实现RGB灯的点亮或者LCD屏幕的点亮。

2.中断程序（LCD屏）

首先在LCD屏的初始化文件中，找到控制LCD屏背光的GPIO，以及控制LCD屏背光的函数，操作该函数，使得LCD屏背光首先不点亮（即不使能），再中断函数中，如果进入中断，则让LCD屏背光点亮（即使能）。

a.配置LCD背光控制管脚BK

	/* 配置LCD背光控制管脚BK*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ILI9341_BK_PIN; 
	GPIO_Init ( ILI9341_BK_PORT, & GPIO_InitStructure );

b.ILI9341背光LED控制函数

/**
 * @brief  ILI9341背光LED控制
 * @param  enumState ：决定是否使能背光LED
  *   该参数为以下值之一：
  *     @arg ENABLE :使能背光LED
  *     @arg DISABLE :禁用背光LED
 * @retval 无
 */
void ILI9341_BackLed_Control ( FunctionalState enumState )
{
	if ( enumState )
		GPIO_ResetBits ( ILI9341_BK_PORT, ILI9341_BK_PIN );	
	else
		GPIO_SetBits ( ILI9341_BK_PORT, ILI9341_BK_PIN );
		
}

c.ILI9341初始化函数(背光控制不使能)

/**
 * @brief  ILI9341初始化函数，如果要用到lcd，一定要调用这个函数
 * @param  无
 * @retval 无
 */
void ILI9341_Init ( void )
{
	ILI9341_GPIO_Config ();
	ILI9341_FSMC_Config ();
	ILI9341_BackLed_Control ( DISABLE ); 
	ILI9341_Rst ();
	ILI9341_REG_Config ();
	
	//设置默认扫描方向，其中 6 模式为大部分液晶例程的默认显示方向  
	ILI9341_GramScan(LCD_SCAN_MODE);
}

d.EXTI中断函数（使能背光）


void EXTI2_IRQHandler(void)
{
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2) != RESET)
	{
		GPIO_ResetBits ( ILI9341_BK_PORT, ILI9341_BK_PIN );	
	}
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);
}

总结与改进

本方案实现了采用语音控制LCD屏的点亮，达到了人机交互的效果，整体难度不大。
方案二：可以利用语音模块的串口通信，与stm32进行串口通信，当语音模块送入一个hex数据到单片机，单片机接收串口数据后，做出相应的响应，也可以达到这个效果。

以上是关于基于STM32F1系列和LDV5语音模块的语音控制LCD屏幕的点亮的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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