电子音乐识别器

北方. · 发表于 2018-6-6 16:58:13

电子音乐识别器

一、项目名称：电子音乐识别器

二、项目概述：
开发板开发语音采集和编码方式。采用8kHz的PCM编码方式，然后用后台对PCM进行识别和量化，通过FFT快速傅里叶变换，形成频谱图，识别出音高。根据这个音高值对比形成电子校音器。[size=15.3333px] 这个项目展现LPC54114的特征，包括：灵敏的板载麦克风，以及高速的DSPlib来实现FFT功能，使用双核通讯来传递识别出来的频率，并通过串口显示出来。

三、作品实物图

1. 开发板加电运行图

2. 实测响应图

3 显示在开关变化后输出的频率

四、演示视频

如果无法播放，请点击此处在新窗口打开

五、项目文档

[size=15.3333px]5.1 产品逻辑框图

[size=15.3333px]5.2 [size=15.3333px]使用说明

[size=15.3333px]5.2.1 首先需要编译创建cm0内核的bin可执行文件，主要代码如下，用uart_write输出形成的音频数据

if (has_received)
{
has_received = 0;
ch=msg.DATA;
USART_WriteBlocking(DEMO_USART, &ch, 1);
rpmsg_lite_send(my_rpmsg, my_ept, remote_addr, (char *)&msg, sizeof(THE_MESSAGE), RL_DONT_BLOCK);
}

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5.2.2 在cm4内核中引入这个bin文件，写入代码区，这个bin文件就编译进了整个项目中。

#define CORE1_BOOT_ADDRESS (void *)0x20010000
#if defined(__CC_ARM)
extern uint32_t Image$CORE1_REGION$Base;
extern uint32_t Image$CORE1_REGION$Length;
#define CORE1_IMAGE_START &Image$CORE1_REGION$Base

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使用keil的时候，需要修订内存分布如下

编译后的结果如下，这样就可以把程序写入内存了。

[size=15.3333px]

[size=15.3333px]5.2.3 音乐识别，需要[size=15.3333px]DMIC_CtrlClrIntrHwvad功能和DMIC_TransferReceiveDMA功能，实现的功能是在声音启动后，开始读取DMIC直接进入DMA，因为DMA的buffer只有16字节，所以当超过16字节的数据，需要及时写入数组。

[size=15.3333px]以下数据确定了8kHz的采样速率，以实现数据采集，这样可以最大识别4kHz的音频数据。对应最高B7的音高 3951.07Hz

dmic_channel_cfg.divhfclk = kDMIC_PdmDiv1;
dmic_channel_cfg.osr = 25U;
dmic_channel_cfg.gainshft = 3U;
dmic_channel_cfg.preac2coef = kDMIC_CompValueZero;
dmic_channel_cfg.preac4coef = kDMIC_CompValueZero;
dmic_channel_cfg.dc_cut_level = kDMIC_DcCut155;
dmic_channel_cfg.post_dc_gain_reduce = 0U;
dmic_channel_cfg.saturate16bit = 1U;
dmic_channel_cfg.sample_rate = kDMIC_PhyFullSpeed;
DMIC_Init(DMIC0);

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[size=15.3333px]

[size=15.3333px]5.2.4 音乐识别采用dsp的功能，因此需要引入DSPlib中的fft函数。识别之后，生成的数组用fft变换直接生成频谱，并识别出音乐的基因频率。

/*start DSP FFT */
arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput_f32_10khz, ifftFlag, doBitReverse); //Process the data through the CFFT/CIFFT module
arm_cmplx_mag_f32(testInput_f32_10khz, testOutput, fftSize); // Process the data through the Complex Magnitude Module for calculating the magnitude at each bin
arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex); // Calculates maxValue and returns corresponding BIN value
if (testIndex != refIndex) { status = ARM_MATH_TEST_FAILURE;} // Check results...
if ( status != ARM_MATH_SUCCESS) { PRINTF("ARM_MATH Fails. \r\n");; }
else {
PRINTF("testIndex= %d \r\n", testIndex);
};
/*end of DSP FFT */

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5.2.5 生成的数据，即testIndex数据，启动双核通讯功能，传送的cm0 内核，如5.2.1所述输出到UART串口。

/* Initialize MCMGR before calling its API */
MCMGR_Init();
/* Register the application event before starting the secondary core */
MCMGR_RegisterEvent(kMCMGR_RemoteApplicationEvent, RPMsgRemoteReadyEventHandler, (void *)&RPMsgRemoteReadyEventData);
/* Boot Secondary core application */
MCMGR_StartCore(kMCMGR_Core1, CORE1_BOOT_ADDRESS, (uint32_t)rpmsg_lite_base, kMCMGR_Start_Synchronous);
/* Print the initial banner */
PRINTF("\r\nRPMsg demo starts in primary Core0.\r\n");
/* Wait until the secondary core application signals the rpmsg remote has been initialized and is ready to communicate. */
while(APP_RPMSG_READY_EVENT_DATA != RPMsgRemoteReadyEventData) {};
my_rpmsg = rpmsg_lite_master_init(rpmsg_lite_base, SH_MEM_TOTAL_SIZE, RPMSG_LITE_LINK_ID, RL_NO_FLAGS, &rpmsg_ctxt);
my_ept = rpmsg_lite_create_ept(my_rpmsg, LOCAL_EPT_ADDR, my_ept_read_cb, (void *)&has_received, &my_ept_context);
has_received = 0;
/* Wait until the secondary core application signals the rpmsg remote endpoint has been created. */
while(APP_RPMSG_EP_READY_EVENT_DATA != RPMsgRemoteReadyEventData) {};