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ESP32 使用INMP441麦克风模块实时采集音频数据 – 凌顺实验室
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目录 实验效果ESP32 使用INMP441全向麦克风模块实现在串口中查看音频数据。 元件说明
INMP441模块是一种基于MEMS（微机电系统）技术的数字麦克风。它通过I2S（Inter-IC Sound）接口输出数字音频信号，具有高信噪比（SNR）和低功耗的特点，非常适合用于音频采集、语音识别、智能设备等应用。 特点和性能 数字输出：I2S接口 信噪比：61 dB 工作电流：1.4 mA 频响范围：60 Hz - 15 kHz 小尺寸：3.76 mm x 4.72 mm 灵敏度：-26 dBFS 工作电压：1.8V - 3.3V 温度范围：-40°C - +85°C 高PSR： -75 dBFS 引脚说明 VDD：电源引脚，连接1.8V至3.3V的电源。 GND：地引脚，连接电源地。 SD：串行数据输出引脚，通过I2S接口传输数字音频数据。 SCK：串行时钟输入引脚，用于I2S接口的时钟信号。 WS：字选择输入引脚，用于I2S接口的帧同步信号（也称为LRCK）。 L/R：左右声道选择引脚。当该引脚设置为低电平时，麦克风在I²S帧中输出其信号到左声道；当该引脚设置为高电平时，麦克风在I²S帧中输出其信号到右声道。 BOM表 名称 数量 ESP32 开发板 1 INMP441 全向麦克风模块 1 跳线 若干 面包板 1 接线图
INMP441 - Fritzing Parts https://github.com/gcoulby/FritzingParts/tree/master 程序提点 1，头文件和宏定义 #include #define I2S_WS 15 #define I2S_SD 13 #define I2S_SCK 2 #define I2S_PORT I2S_NUM_0 #define bufferLen 64 #include ：包含ESP32 I2S驱动的头文件。 #define I2S_WS 15：定义I2S的字选择引脚（WS，Word Select）为GPIO15。 #define I2S_SD 13：定义I2S的数据输入引脚（SD，Serial Data）为GPIO13。 #define I2S_SCK 2：定义I2S的时钟引脚（SCK，Serial Clock）为GPIO2。 #define I2S_PORT I2S_NUM_0：定义使用的I2S端口为I2S_NUM_0。 #define bufferLen 64：定义缓冲区长度为64。 2，全局变量 int16_t sBuffer[bufferLen]; 定义一个长度为bufferLen（64）的16位整数数组，用于存储从I2S读取的音频数据。 3，setup函数 void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Setup I2S ..."); delay(1000); i2s_install(); i2s_setpin(); i2s_start(I2S_PORT); delay(500); } Serial.begin(115200)：初始化串口通信，波特率为115200。 Serial.println("Setup I2S ...")：在串口监视器上输出"Setup I2S ..."。 delay(1000)：延迟1秒。 i2s_install()：调用自定义的i2s_install函数，安装并配置I2S驱动。 i2s_setpin()：调用自定义的i2s_setpin函数，设置I2S引脚。 i2s_start(I2S_PORT)：启动I2S端口。 delay(500)：延迟0.5秒。 4，loop函数 void loop() { size_t bytesIn = 0; esp_err_t result = i2s_read(I2S_PORT, &sBuffer, bufferLen, &bytesIn, portMAX_DELAY); if (result == ESP_OK) { int samples_read = bytesIn / 8; if (samples_read > 0) { float mean = 0; for (int i = 0; i < samples_read; ++i) { mean += (sBuffer[i]); } mean /= samples_read; Serial.println(mean); } } }size_t bytesIn = 0：定义变量bytesIn，用于存储读取到的字节数。 esp_err_t result = i2s_read(I2S_PORT, &sBuffer, bufferLen, &bytesIn, portMAX_DELAY)：从I2S端口读取音频数据到sBuffer中，读取长度为bufferLen，并将实际读取的字节数存储在bytesIn，读取操作会阻塞直到有数据可读。 if (result == ESP_OK)：检查读取操作是否成功。 int samples_read = bytesIn / 8：计算读取到的样本数量（每个样本16位，即2字节）。 if (samples_read > 0)：检查是否读取到有效样本。 float mean = 0：定义变量mean，用于存储样本的平均值。 for (int i = 0; i：遍历所有读取到的样本。 mean += (sBuffer[i])：累加样本值。mean /= samples_read：计算样本的平均值。 Serial.println(mean)：在串口监视器上输出平均值。 5，i2s_install函数 void i2s_install(){ const i2s_config_t i2s_config = { .mode = i2s_mode_t(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX), .sample_rate = 44100, .bits_per_sample = i2s_bits_per_sample_t(16), .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT, .communication_format = i2s_comm_format_t(I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S), .intr_alloc_flags = 0, // default interrupt priority .dma_buf_count = 8, .dma_buf_len = bufferLen, .use_apll = false }; i2s_driver_install(I2S_PORT, &i2s_config, 0, NULL); } const i2s_config_t i2s_config：定义I2S配置结构体。 .mode = i2s_mode_t(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX)：设置I2S为主模式，接收数据。 .sample_rate = 44100：设置采样率为44100Hz。 .bits_per_sample = i2s_bits_per_sample_t(16)：设置每个样本16位。 .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT：设置为仅使用左声道。 .communication_format = i2s_comm_format_t(I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S)：设置通信格式为标准I2S格式。 .intr_alloc_flags = 0：默认中断优先级。 .dma_buf_count = 8：设置DMA缓冲区数量为8。 .dma_buf_len = bufferLen：设置每个DMA缓冲区长度为bufferLen。 .use_apll = false：不使用APLL。 i2s_driver_install(I2S_PORT, &i2s_config, 0, NULL)：安装并配置I2S驱动。 6，i2s_setpin函数 void i2s_setpin(){ const i2s_pin_config_t pin_config = { .bck_io_num = I2S_SCK, .ws_io_num = I2S_WS, .data_out_num = -1, .data_in_num = I2S_SD }; i2s_set_pin(I2S_PORT, &pin_config); } const i2s_pin_config_t pin_config：定义I2S引脚配置结构体。 .bck_io_num = I2S_SCK：设置时钟引脚为GPIO2。 .ws_io_num = I2S_WS：设置字选择引脚为GPIO15。 .data_out_num = -1：禁用数据输出引脚。 .data_in_num = I2S_SD：设置数据输入引脚为GPIO13。 i2s_set_pin(I2S_PORT, &pin_config)：设置I2S引脚配置。 完整代码 #include #define I2S_WS 15 #define I2S_SD 13 #define I2S_SCK 2 #define I2S_PORT I2S_NUM_0 #define bufferLen 64 int16_t sBuffer[bufferLen]; void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Setup I2S ..."); delay(1000); i2s_install(); i2s_setpin(); i2s_start(I2S_PORT); delay(500); } void loop() { size_t bytesIn = 0; esp_err_t result = i2s_read(I2S_PORT, &sBuffer, bufferLen, &bytesIn, portMAX_DELAY); if (result == ESP_OK) { int samples_read = bytesIn / 8; if (samples_read > 0) { float mean = 0; for (int i = 0; i < samples_read; ++i) { mean += (sBuffer[i]); } mean /= samples_read; Serial.println(mean); } } } void i2s_install(){ const i2s_config_t i2s_config = { .mode = i2s_mode_t(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX), .sample_rate = 44100, .bits_per_sample = i2s_bits_per_sample_t(16), .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT, .communication_format = i2s_comm_format_t(I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S), .intr_alloc_flags = 0, // default interrupt priority .dma_buf_count = 8, .dma_buf_len = bufferLen, .use_apll = false }; i2s_driver_install(I2S_PORT, &i2s_config, 0, NULL); } void i2s_setpin(){ const i2s_pin_config_t pin_config = { .bck_io_num = I2S_SCK, .ws_io_num = I2S_WS, .data_out_num = -1, .data_in_num = I2S_SD }; i2s_set_pin(I2S_PORT, &pin_config); }代码上传完成后，打开Arduino IDE则可以看到串口的数据，通过拍手或者制造大声音，会见到数值会作出相对应的变化，这就是音频数据。这说明你已经接通了INMP441全向麦克风模块 参考https://github.com/0015/ThatProject/blob/master/ESP32_MICROPHONE/ESP32_INMP441_SETUP_ESP-2.X/ESP32_INMP441_SETUP_ESP-2.X.ino |
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