4.13 HLK-V20 语音识别模块

HLK-V20/HLK-V20S 是海凌科电子针对大量纯离线控制场景和产品最新推出的高性能纯离线语音识别模块，可广泛且快速的应用于智能家居、各类智能小家电、86 盒、玩具、灯具、工业、 医疗、物联网、汽车、安防与照明等需要语音操控的产品。 模块采用 32bit RSIC 架构内核，并加入了专门针对信号处理和语音识别所需要的 DSP 指令

集，支持浮点运算的 FPU 运算单元，以及 FFT 加速器，通过神经网络对音频信号进行训练学习， 提高语音信号的识别能力。 HLK-V20 支持 150 条本地指令离线识别，HLK-V20S 支持 50 条本地指令离线识别,可自由定制唤醒词、命令词与应答播报词，具有丰富的外围接口。

4.13.1 模块来源

单个模块是贴片型，是需要焊接的。如果不想要焊接则可以购买套件。

采购链接： AI 智能语音模块 V20 海凌科离线语音开关控制 语音识别控制开发板

资料下载： http://h.hlktech.com/Mobile/download/fdetail/93.html

4.13.2 规格参数

输入电压：3.6V-5V

额定电流：63mA-77mA

控制方式：串口

文件 4.13.2-1 产品数据手册

4.13.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够识别语音命令并执行的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

4.13.3.1 查看资料

因篇幅过长，另起了一份文档，具体语音产品的配置见下方链接。

海凌科语音识别模块的语音固件创建与下载

4.13.3.2 引脚选择

HLK-V20	立创·梁山派
5V	5V
B3	PA2
B2	PA3
GND	GND
SPK+(BP0)	喇叭正极
SPK-(BN0)	喇叭负极
MIC+	麦克风 +
MIC-	麦克风-

4.13.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与之前相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_hlkv20.c 与 bsp_hlkv20.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_hlkv20.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_hlkv20.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年06月06日
  * 功能介绍: HLK-V20语音识别模块的底层驱动
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#include "bsp_hlkv20.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"

unsigned char HLK_RX_BUFF[HLK_RX_LEN_MAX];
unsigned char HLK_RX_FLAG = 0;
unsigned char HLK_RX_LEN = 0;

unsigned char rx_data = 0;
unsigned char rx_flag = 0;

/************************************************************
 * 函数名称：HLK_USART_Init
 * 函数说明：连接HLK的初始化
 * 型    参：bund=串口波特率
 * 返 回 值：无
 * 备    注：波特率根据你设置的内容来决定
*************************************************************/
void HLK_USART_Init(unsigned int bund)
{
        /* 使能 HLK_USART 的时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_HLK_USART);
        /* 使能时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_HLK_TX);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_HLK_RX);
        /*        配置引脚为复用功能 */
        gpio_af_set(PORT_HLK_TX, BSP_HLK_AF, GPIO_HLK_TX);

        /*        配置引脚为复用功能 */
        gpio_af_set(PORT_HLK_RX, BSP_HLK_AF, GPIO_HLK_RX);

        /*        配置TX引脚为复用上拉模式 */
        gpio_mode_set(PORT_HLK_TX, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_HLK_TX);

        /*        配置RX引脚为复用上拉模式 */
        gpio_mode_set(PORT_HLK_RX, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_HLK_RX);

        /*        配置PA2引脚为为输出模式 */
        gpio_output_options_set(PORT_HLK_TX, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_HLK_TX);

        /*        配置PA3引脚为为输出模式 */
        gpio_output_options_set(PORT_HLK_RX, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_HLK_RX);

        /*        设置HLK_USART的波特率为115200 */
        usart_baudrate_set(HLK_USART, bund);

        /*        设置HLK_USART的校验位为无 */
        usart_parity_config(HLK_USART, USART_PM_NONE);

        /*        设置HLK_USART的数据位为8位 */
        usart_word_length_set(HLK_USART, USART_WL_8BIT);

        /*        设置HLK_USART的停止位为1位 */
        usart_stop_bit_set(HLK_USART, USART_STB_1BIT);

        /*        使能串口1 */
        usart_enable(HLK_USART);

        /*        使能HLK_USART传输 */
        usart_transmit_config(HLK_USART, USART_TRANSMIT_ENABLE);

        /*        使能HLK_USART接收 */
        usart_receive_config(HLK_USART, USART_RECEIVE_ENABLE);

        /*        使能HLK_USART接收中断标志位  */
        usart_interrupt_enable(HLK_USART, USART_INT_RBNE);

    /*        使能HLK_USART空闲中断标志位  */
        usart_interrupt_enable(HLK_USART, USART_INT_IDLE); // DLE 线检测中断

        /* 配置中断优先级 */
        nvic_irq_enable(HLK_USART_IRQ, 2, 2); // 配置中断优先级
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HLK_USART_Send_Bit
 * 函 数 说 明：向HLK模块发送单个字符
 * 函 数 形 参：ch=字符
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void HLK_USART_Send_Bit(unsigned char ch)
{
        //发送字符
        usart_data_transmit(HLK_USART, ch);
        // 等待发送数据缓冲区标志自动置位
        while(RESET == usart_flag_get(HLK_USART, USART_FLAG_TBE) );
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HLK_USART_send_String
 * 函 数 说 明：向HLK模块发送字符串
 * 函 数 形 参：str=发送的字符串
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void HLK_USART_send_String(unsigned char *str)
{
        while( str && *str ) // 地址为空或者值为空跳出
        {
                HLK_USART_Send_Bit(*str++);
        }
}
//清除串口接收的数据
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Clear_HLK_RX_BUFF
 * 函 数 说 明：清除HLK发过来的数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Clear_HLK_RX_BUFF(void)
{
        unsigned char i = HLK_RX_LEN_MAX-1;
        while(i)
        {
                HLK_RX_BUFF[i--] = 0;
        }
        HLK_RX_LEN = 0;
        HLK_RX_FLAG = 0;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Anakysis_Data
 * 函 数 功 能：接线语音识别模块发送过来的数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：1=接收到语音数据    0=没有接收到语音数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：AA 03 55
**********************************************************/
unsigned char Anakysis_Data(void)
{
    unsigned char ret = 0;
        if( rx_flag == 1 )//接收到语音命令
        {
                rx_flag = 0;
                switch( rx_data )//根据语音命令确定对应的动作
                {
                        case 0x01://开门
                                printf("open door\r\n");
                                break;
                        case 0x02://关门
                                printf("close door\r\n");
                                break;
                        case 0x03://开灯
                                gpio_bit_write(GPIOD,GPIO_PIN_7,SET);//亮灯状态
                                break;
                        case 0x04://关灯
                                gpio_bit_write(GPIOD,GPIO_PIN_7,RESET);//灭灯状态
                                break;
                }
        ret = 1;
                Clear_HLK_RX_BUFF();
        }
    return ret;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HLK_USART_IRQHandler
 * 函 数 说 明：连接HLK的串口中断服务函数
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void HLK_USART_IRQHandler(void)
{
        if(usart_interrupt_flag_get(HLK_USART,USART_INT_FLAG_RBNE) != RESET) // 接收缓冲区不为空
        {
        //接收数据
                HLK_RX_BUFF[ HLK_RX_LEN ] = usart_data_receive(HLK_USART);

#if DEBUG
        //测试，查看接收到了什么数据
        printf("%c", HLK_RX_BUFF[ HLK_RX_LEN ]);
#endif

                //0XAA 0X01 0X55
                if( HLK_RX_BUFF[HLK_RX_LEN] == 0X55 )//接收到帧尾
                {
                        if( HLK_RX_BUFF[HLK_RX_LEN-2] == 0XAA)//接收到帧头，确定数据格式正确
                        {
                                rx_data = HLK_RX_BUFF[HLK_RX_LEN-1];//接收数据
                                rx_flag = 1;
                        }
                }

                //接收长度限制
        HLK_RX_LEN = ( HLK_RX_LEN + 1 ) % HLK_RX_LEN_MAX;
        }
        if(usart_interrupt_flag_get(HLK_USART,USART_INT_FLAG_IDLE) == SET) // 检测到空闲中断
        {
                usart_data_receive(HLK_USART); // 必须要读，读出来的值不能要
                HLK_RX_BUFF[HLK_RX_LEN] = '\0'; //字符串结尾补 '\0'
                HLK_RX_FLAG = SET;            // 接收完成
        }
}

在文件 bsp_hlkv20.h 中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_HLKV20_H_
#define _BSP_HLKV20_H_

#include "gd32f4xx.h"
#include "string.h"
#include "systick.h"

/****************************   串口配置    ****************************/
#define RCU_HLK_TX          RCU_GPIOA   // 串口TX的端口时钟
#define RCU_HLK_RX          RCU_GPIOA   // 串口RX的端口时钟
#define RCU_HLK_USART       RCU_USART1  // 串口1的时钟

#define PORT_HLK_TX         GPIOA                // 串口TX的端口
#define PORT_HLK_RX         GPIOA                // 串口RX的端口
#define GPIO_HLK_TX         GPIO_PIN_2  // 串口TX的引脚
#define GPIO_HLK_RX         GPIO_PIN_3  // 串口RX的引脚
#define BSP_HLK_AF                         GPIO_AF_7   // 串口1的复用功能

#define HLK_USART                              USART1                      // 串口1
#define HLK_USART_IRQ                  USART1_IRQn                 // 串口1中断
#define HLK_USART_IRQHandler     USART1_IRQHandler        // 串口1中断服务函数

#define     HLK_RX_LEN_MAX     200       //串口接收最大长度

void HLK_USART_Init(unsigned int bund);
unsigned char Anakysis_Data(void);
#endif

4.13.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年06月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "BSP_hlkv20.h"

//LED测试
void LED_GPIO_Init(void)
{
        rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD);
        gpio_mode_set(GPIOD, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_7);
        gpio_output_options_set(GPIOD, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_7);
        gpio_bit_write(GPIOD,GPIO_PIN_7,RESET);//灭灯状态
}

int main(void)
{
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  //优先级分组
    systick_config();                //滴答定时器初始化 1ms

    LED_GPIO_Init();//LED初始化
    usart_gpio_config(115200U);
    printf("start\r\n");

    HLK_USART_Init(9600);//语音模块初始化

    while(1)
    {
         Anakysis_Data();//解析数据
    }
}

移植现象：根据之前的配置，对模块说“梁山派”进行唤醒，再说“开门”则会通过串口 0 发出字符串"open door"。

移植成功示例，见文件 4.13.4-1 。

文件 4.13.4-1 移植成功示例

通过网盘分享的文件：立创·梁山派GD32F470ZGT6开发板【模块移植手册代码】

链接: https://pan.baidu.com/s/1pp44yjD1Dhh7U9iZ2a11IA 提取码: LCKF