Matrix - Sound Sensor/zh

English

1 介绍

Sound Sensor

• 模块Matrix-Sound_Sensor用于检测声音。
• 模块上的可调电阻可以调整响应的阀值，顺时针旋转可调电阻增大阀值，即音量较大时才被检测到。
• 在默认状态下输出高电平，当检测到有声音的时候输出低电平，声音消失后恢复高电平，没有延时。

2 特性

• 阀值可调，即时响应
• 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
• PCB尺寸（mm）：16x24

• 引脚说明:

名称	描述
S	GPIO
V	电源5V
G	地

3 工作原理

• 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。
• 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。当接收当声音时会输出1，但不能对噪声的强度进行测量。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Sound_Sensor和NanoPi 2：

连接说明：

Matrix-Sound_Sensor	NanoPi 2
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Sound_Sensor对应的测试程序为matrix-sound_sensor。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_gpio_int.ko

运行模块Matrix-Sound_Sensor的测试程序。

$ matrix-sound_sensor

运行效果如下：

对着模块说话可以被成功检测到，调整模块上的可调电阻可以改变灵敏度。

5.4 代码展示

static struct sensor sound[] = {
        {
                GPIO_PIN(7),
                IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,
        }
};
int main(int argc, char ** argv)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(sound)];
    int devFD = -1;
 
    if (argc == 2) {
        sound[0].pin = atoi(argv[1]);
    }
 
    printf("Using GPIO_PIN(%d)\n", sound[0].pin);
    if ((devFD =sensorInit(sound, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Please speak...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for(i=0; i<retSize; i++)
        {
            printf("sound[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}

6 与NanoPi连接使用

6.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Sound_Sensor和NanoPi：

连接说明：

Matrix-Sound_Sensor	NanoPi
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

6.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Sound_Sensor对应的测试程序为matrix-sound_sensor。

6.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Sound_Sensor的测试程序。

$ matrix-sound_sensor

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

6.5 代码展示

int main(void)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(sound)];
    int devFD = -1;
 
    printf("Using pin GPIO_PIN1\n");
    if ((devFD =sensorInit(sound, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Please speak...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for(i=0; i<retSize; i++)
        {
            printf("sound[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}

7 与Tiny4412连接使用

7.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

7.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Sound_Sensor和Tiny4412：

连接说明：

Matrix-Sound_Sensor	Tiny4412
S	GPIO1 S
V	GPIO1 5V
G	GPIO1 GND

7.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Sound_Sensor对应的测试程序为matrix-sound_sensor。

7.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Sound_Sensor的测试程序。

$ matrix-sound_sensor

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

7.5 代码展示

int main(void)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(sound)];
    int devFD = -1;
 
    printf("Using pin GPIO_PIN1\n");
    if ((devFD =sensorInit(sound, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Please speak...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(sound))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for(i=0; i<retSize; i++)
        {
            printf("sound[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}