【imetro】LPC54114的DMIC和HWVAD示例（基于万利LPC54110开发板）

imetro

之前一直在测试LPC5411x SDK中的电源管理API，花了太多时间，惭愧惭愧这两天抽空了解了一下DMIC和HWVAD，并且写了一个简单的例程用来测试效果，现在分享出来，希望能对大家有所帮助

简单地介绍一下这个项目吧。由于目标是测试数字麦克风的采样、滤波和语音活动识别（VAD，即Voice Activity Detection）的性能，所以并没有使用双核和低功耗特性，但是足以比较完整地体验DMIC模块的功能了。现在模块可以做以下几件事：
1. 驱动板上数字麦克风运行。DMIC时钟为FRO 12 MHz分频至2.4 MHz，再经DMIC模块的CIC滤波器（75倍下采样）和两级半带滤波器（共提供4倍下采样），最后得到的PCM信号的时钟应为8 kHz。
2. 识别语音活动。这里直接使用了HWVAD来完成，有几个配置的参数可以调整增益、滤波器和信号/噪声估计，这些参数都和环境相关且很大程度上影响识别效果，因此必须合理配置。目前的设定是语音活动产生后保持500 ms的空闲时间（毕竟人说话的时候总是要停顿一下的），如果在500 ms内有语音活动则重置计数器。使用LED0指示状态。
3. 通过USART0输出PCM信号。输出格式为16位小端，仅在有语音活动时输出。可以通过PC上的串口工具接收数据，再由GoldWave等软件分析语音信号。
4. 通过SWO输出LOWZ值。LOWZ值为HWVAD的一个指标，按照要求最好在500到1000之间，具体可看参考手册，这里就不废话了。

这里给大家提个醒，由于我对板子进行了一定改造，几乎断开了所有外设的连接，所以IOCON和GPIO的初始设置可能不满足原始板子的要求（除了DMIC、USART0 TX和LED外，大部分引脚都是GPIO+输入+下拉的状态），还请移植时仔细测试。另外，由于对SDK的某些驱动不满意，所以动手重写了一部分驱动，但是代码目前还不是很理想，所以看起来会有点混乱，不过我在相应的地方都做了注释，应该可以理解。

对了，项目使用的是Keil MDK 5.25，并且使用ARM Compiler 6编译器，新的编译器用过的都说好，建议大家尝试

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接下来简单介绍一下DMIC和HWVAD的原理。首先来说说DMIC。

DMIC说白了就是将数字麦克风输出的PDM信号转成PCM信号。我们知道，PDM使用超采样使得信号可以使用1-bit编码，代价就是更高的时钟和更高的带外噪声，必须通过滤波和降采样才能使用（当然他们是纯数字处理）。这需要经过以下几个步骤：
1. CIC滤波器。CIC滤波器可以高效地进行滤波和降采样，在倍频点附近的信号可以被有效过滤。当然，由于CIC滤波器的频率特性，通常降采样后的采样率仍为最终采样率的数倍，以便后续步骤使用更精细的滤波器进行滤波。在这个步骤可以对信号的增益进行调整，并且输出的信号可供HWVAD使用。
2. 预加重滤波器和半带滤波器。半带滤波器可以高效地对高于半带的信号进行过滤，代价是会损失半带附近的信号，因此这里可以选择使用预加重滤波器来补偿半带附近的信号。这里可以看到，DMIC模块可以选择输出1 FS或2 FS信号，分别对于不同的最终采样率。
3. DC滤波器。DC滤波器是高通滤波器（废话），用于滤除低频段的环境噪声，同时还可以对信号增益和饱和进行设置。最终结果将通过FIFO输出。

接下来是HWVAD，可以看到HWVAD直接用了4 FS PCM信号进行计算。

相对于DMIC，HWVAD的选项则要简单得多。HWVAD内建了信号和底噪的包络探测器，两者的输出结果将会分别乘上一个值（THGS和THGN）并进行比较，如果比较结果成立则发出HWVAD event。可以看到，THGS和THGN可以直接影响HWVAD的计算效果，而HWVADGAIN也很重要，通过合理设置可以使得包络探测器可以正确工作。

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eric_bestmyself

可以放几张试验时的图片进来呀！

bjx1234

学习了学习了