DIY语音相册-使用Firebeetle M0主板来制作一款语音相册 DF创客社区

BoBo 发表于 2021-3-19 18:54:58

DIY语音相册 -使用Firebeetle M0主板来制作一款语音相册

DIY语音相册-使用Firebeetle M0主板来制作一款语音相册
最近一直在琢磨做一个特别的礼物。看到朋友购买实体相册送人，我想是否能够在实体相册上做一些创新呢，例如增加一些互动？我翻看着相册里面的相片，相片往往让我回想起过往岁月的点点滴滴，往往令人感动的不是变化的事物，而是那些被相片定格的不变的瞬间。每一个瞬间都有一段故事，为什么我们不让照片自己来讲述这段故事呢？于是制作语音相册的想法一直在我脑海中回荡。自从看到了DFRobot推出的Firebeetle M0主板，我突然发现这个主板恰恰好能够实现我的想法。

我先来说说为什么恰恰好。Firebeetle M0主板的主芯片使用了一款ATSAMD21G18 ARM Cortex M0+ 高性能32位处理器，而且还带一路数模转换DAC，这意味着我可以通过MCU软件解析音频文件，并播放出声音。
在主板上还集成了16MB SPI Flash，可以虚拟出一个12MB的U盘用于存储数据。也就是我可以通过USB将音频文件直接存储到Flash中。我算了一下存储单声道WAV文件大概可以存储5分钟，够讲几段故事了。
在加上必要的GPIO作为按钮的输入，一个Firebeetle M0主板可以完成我的这个作品。
以下是Firebeetle M0主板的详细介绍点击查看 Firebeetle M0主板WiKi

我购买了一本漂亮的16寸自粘式覆膜相册，封面是印象派画家柴尔德·哈萨姆的海边。

选用的部件

部件清单：1. FIT0625 带开关两节7号电池盒（安装一对7号电池） 1只2. FIT0192 直径36mm 8欧1W喇叭 1只 3. DFR0119-O 3W mini音频功放板1只4. DFR0039 贴片按钮5只5. DFR0652 Firebeetle M0主板1只6. FIT0752 0.4mm耐高温焊接线（白色）1卷7. 16寸自粘式覆膜相册 1本
准备的工具：1. FIT0456 十字/一字两用螺丝刀1把2. KIT0077 基础焊接工具套装（里面包含了焊接所需的烙铁、钳子、镊子等）1套3. FIT0641 USB Type- C线 1条4. 双面胶 1卷 5. 电脑1台

所用到的软件：1．Arduino IDE 编程环境2．Audacity音频转换软件3．voice_album.ino 代码

制作步骤：一、安装Arduino IDE和Firebeetle M0主板SDK，并测试开发环境使用Firebeetle M0主板之前，首先需要下载并安装Arduino IDE开发环境，测试Firebeetle M0主板。在Arduino官方下载最新版本的IDE开发环境。Arduino IDE 使用入门看这里

IDE安装好以后，打开IDE，然后下载安装Firebeetle M0主板的SDK
点击File -> Preferences
1.在Preferences界面点击Additional Boards Manager URLs最左边的窗口图标，将弹出输入URL的窗口。 2.将下面的链接地址复制到新弹出的对话框中http://download.dfrobot.top/firebeetle/package_firebeetle_index.json

3.点击OK将保存Firebeetle M0主板SDK的URL地址4.点击Preferences界面的OK按钮保存配置

点击Tools -> Board -> Boards Manager

此时可以看到Firebeetle SAMD Board这个SDK，点击Install安装SDK

安装好以后我们就可以在Board界面看到Firebeetle M0主板的选项，我们选择Firebeetle M0

通过USB线将Firebeetle M0主板连接到电脑，此时可看到操作系统发现了一个新的COM口，我们在Port菜单选择新的这个COM口。

为了验证主板是否可以工作，我们先来运行一个简单的板上13脚LED闪烁的例子程序。

点击左上角的箭头按钮，LED闪烁程序将会编译后烧写到主板。烧写过程中主板上的13脚LED灯快速闪烁，当IDE左下角显示Done uploading说明程序下载完成。
可以看到主板上13脚的绿色LED灯按照亮一秒灭一秒的节奏闪烁，说明主板是好的，开发环境我们也搭好了。

二、使用电烙铁焊接硬件将音频功放、喇叭和5个按钮焊接在一起，按钮的连线15厘米左右

连线示意图

三、挑选照片，讲述照片背后的故事，准备音频文件我们挑选出照片，准备好我们想讲的故事。用手机录制5个故事的音频文件，需要注意的是声音需要大声一些，这样可以提高信噪比。如果检查没有问题，我们将这些文件传输到PC上，它们一般是.m4a文件，我们对文件进行重命名。因为5个按键在程序里面的编号是从按键0到按键4，所以我们文件的命名也是从0到4。

这些文件是压缩后的双声道，我们需要转换为Firebeetle M0主板能够软件音频解码的WAV单声道文件。我们使用Audacity这个开源免费的音频软件将m4a文件转换为单声道WAV文件。下载地址：https://www.audacityteam.org/

Audacity软件安装完成后，我们还需要去下载一个免费的ffmpeg-win-2.2.2.exe插件https://lame.buanzo.org/#lamewindl

ffmpeg-win-2.2.2.exe安装好后，在Audacity软件点击菜单Edit ->Preferences

点击Libraries ->FFmpegLibrary -> Location选择FFmpeg安装的路径点击 OK

点击Audacity软件File -> Open打开刚才录音的0.m4a文件点击音轨上方的下拉按钮，选择 Split Stereoto Mono 分离出单声道

点击一个声道的Mute按钮对这个声道进行静音，Project Rate选择44100Hz
点击File -> Export ->Export as WAV，导出WAV文件

Encoding选择Unsigned 8-bit PCM格式，保存0.wav文件
按照以上方法将其他4个.m4a文件转换为.wav文件

将Firebeetle M0主板通过USB线连接到电脑，双击侧面的RST按钮，此时主板上的RGB灯变成绿色，电脑也将弹出一个U盘，将准备好的5个.wav文件拷贝到这个U盘。拷贝的速度比通常的U盘慢，需要耐心等待。

拷贝完成后，我们单击RST按钮，进入到编程模式。

四、下载语音相册的代码到Firebeetle M0主板此时打开Arduino IDE，点击Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Librar选择附件代码文件中的AudioZero.zip音频库，此时成功加入了音频库

点击Arduino IDE 的File -> Open 打开voice_album.ino，点击Ipload按钮将语音相册的程序下载到Firebeetle M0主板
参考代码：// voice album project
//
#include <UD.h>
#include <SPI.h>
//Here is an example of audioZero https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SimpleAudioPlayerZero
#include <AudioZero.h>

// D12口低电平将关闭PAM8403音频功放
// When D12 is low level will turn off pam8403 audio amplifier
const byte nShoutdown = 12;

// D32 pin for SPI Flash CS pin
const byte flashCS = 32;

// 5个按钮的编号对应到Firebeetle M0 Pin
// The numbers of the five button correspond to firebeetle M0 pin
// Buttonnumber    :| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
// Firebeetle M0 Pin:| D0| D1| D3| D5| D6|

// 记录按钮按下的时刻
// Record the time when the button is pressed
volatile unsigned long triggertime = 0;
// 去抖期的时长（毫秒）
// Duration of dithering (mS)
volatile unsigned long delta = 500;
volatile boolean buttonStatus = {0};
volatile byte soundNumber = 0;
volatile boolean startPlay = 0;
String title = String(".wav");

// 播放控制
// Playback control
void controlPlay(void) {
volatile byte i = 0;

// 如果有按钮按下将停止音频播放
// If a button is pressed, the audio will stop playing
AudioZero.stop();
Serial.println("stop ");
// 如果没有播放过这个音频，此时就播放按钮对应的这个音频
// If the audio has not been played, the audio corresponding to the button will be played at this time
if (0 == buttonStatus) {
title = String(".wav");
title =soundNumber + title;
startPlay = 1;
for (i = 0; i < 5; i++) {
   buttonStatus = 0;
}
buttonStatus = 1;
}
else {
buttonStatus = 0;
}

}

// 读取5个按钮的值，按钮的编号对应到Firebeetle M0 Pin如下
// Read the values of the five buttons. The button numbers correspond to firebeetle M0 pin as follows
// Buttonnumber    :| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
// Firebeetle M0 Pin:| D0| D1| D3| D5| D6|
void readButton(void) {

// 如果第二次按钮中断间隔时间大于消除抖动时间，说明是一次正常的按键动作
// If the interval between the second button interruption is greater than the time to eliminate jitter, it is a normal key action
if (millis() - triggertime > delta) {
triggertime = millis();
// 读取D0引脚的电平，如果是按钮0按下调用控制播放功能
// Read the level of D0 pin, if it is the button 0, press it to call the control playback function
if (digitalRead(0) == 0) {
   soundNumber = 0;
   controlPlay();
   return;
}

// 读取D1引脚的电平，如果是按钮1按下调用控制播放功能
// Read the level of D1 pin, if it is the button 1, press it to call the control playback function
if (digitalRead(1) == 0) {
   soundNumber = 1;
   controlPlay();
   return;
}

// 读取D3引脚的电平，如果是按钮2按下调用控制播放功能
// Read the level of D3 pin, if it is the button 2, press it to call the control playback function
if (digitalRead(3) == 0) {
   soundNumber = 2;
   controlPlay();
   return;
}

// 读取D5引脚的电平，如果是按钮3按下调用控制播放功能
// Read the level of D5 pin, if it is the button 3, press it to call the control playback function
if (digitalRead(5) == 0) {
   soundNumber = 3;
   controlPlay();
   return;
}

// 读取D6引脚的电平，如果是按钮4按下调用控制播放功能
// Read the level of D6 pin, if it is the button 4, press it to call the control playback function
if (digitalRead(6) == 0) {
   soundNumber = 4;
   controlPlay();
   return;
}
}
}

// 初始化设置函数，程序从这里开始
// Initialization setting function, the program starts from here
void setup()
{
// 设置音频功放关闭控制脚为输出
// Set the audio amplifier off control pin as output
pinMode(nShoutdown, OUTPUT);
// 关闭音频功放
// Audio power amplifier off
digitalWrite(nShoutdown, LOW);

// 设置5个按钮接口为输入，并且上拉使能，按钮的编号对应到Firebeetle M0 Pin如下
// The numbers of the five button correspond to firebeetle M0 pin
// Buttonnumber    :| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
// Firebeetle M0 Pin:| D0| D1| D3| D5| D6|
// 设置| D0| D1| D3| D5| D6|为输入中断
// Set | D0 | D1 | D3 | D5 | D6 | as input interrupt
pinMode(0, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(0), readButton, FALLING );
pinMode(1, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(1), readButton, FALLING );
pinMode(3, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3), readButton, FALLING );
pinMode(5, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(5), readButton, FALLING );
pinMode(6, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(6), readButton, FALLING );

Serial.begin(115200);
Serial.print("Initializing SD card...");
//D32 pin for SPI Flash CS pin
if (!UD.begin(flashCS)) {
Serial.println(" failed!");
while (true);
}
Serial.println(" done.");
// 44100kHz mono sample rate
AudioZero.begin(44100);
}

// 程序主循环
// Program main loop
void loop ()
{
byte flag = 0;
// 如果startPlay标志置位，控制播放
// If the startplay flag is set, the playback is controlled
if (1 == startPlay) {
startPlay = 0;
// 按照音频文件名读取文件
// Read audio file name according to
UDFile myFile = UD.open(title);
if (!myFile) {
   // if the file didn't open, print an error and stop
   Serial.println("error opening .wav file");
}
else {
   // 开启音频功放
   // Turn on audio amplifier
   digitalWrite(nShoutdown, HIGH);
   Serial.print("Playing ");
   Serial.println(soundNumber);
   // 返回byte: false:音频播放完毕; true:音频播放过程中中断停止
   // Return byte: false: audio playback finished; true: interrupt stop during audio playback
   // until the file is not finished
   flag = AudioZero.play(myFile);
   if (false == flag) {
   buttonStatus = 0;
   }
   Serial.println("End of file. Thank you for listening!");

   // 播放完毕关闭音频功放
   // Turn off the audio amplifier after playing
   digitalWrite(nShoutdown, LOW);
}
}
}
如果测试5个按钮按下都能够播放对应的歌曲，软件和电路部分我们就完成了，接下来我们需要将电路安装到相册里面。

五、将电路装配到相册里相册有三颗螺丝，为了方便安装按钮，我们拆掉最下面的一个螺丝。

相册第一页

相册最后一页的螺丝，我们只需要拆掉最下面那一颗即可
我们使用镊子将按钮线穿过书轴

安装好按钮并连接好电路部分后，将相册的螺丝安装好

使用双面胶将电池盒、Firebeetle M0主板、喇叭固定在相册上

将照片放置到相册

至此一个DIY的语音相册就完成了。你要不要试试做一本自己的语音相册呢？

https://www.bilibili.com/video/BV1n54y187a1

完整制作视频

hnyzcj 发表于 2021-3-20 06:27:12

rzyzzxw 发表于 2021-3-20 12:46:16

喜欢

topdog 发表于 2021-3-21 21:21:25

蛮好的，创意满满。

TuTu 发表于 2021-3-22 11:37:18

哇这也太棒了！想学着做一个！{:6_209:}

oO听风Oo 发表于 2021-3-25 09:05:36

高手厉害牛牛牛

诩发表于 2021-4-12 11:06:31

这是高手

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