基于NK-980IoT的国学唐诗学习机

1 项目背景

最近一直在陪小孩学习国学精髓，比如唐诗、宋词这些经典国学常识；恰好看到RT-Thread官方社区有开展一个DIY活动，并且这个板子刚好带有音频相关的外设接口，于是想着试着玩一玩，没准后面可以把功能再升级一下，给小孩做个高级”玩具”（这个成本可不低啊）。

2 开发板简介

开发板简单的介绍，参考如下：

整体上板子的外设情况还是非常不错的，可以做很多有用、好玩的东西。由于我本次的DIY项目主要关于音频，所以我也就重点看了这块的介绍。

音频芯片型号为NAU8822L,其中I2C接口用于配置(MODE引脚低),I2S接口用于传输数据。

I2S_LRCK接FS,用于区分左右通道数据。
I2S_BCLK接BCLK 数据传输bit时钟。
I2S_DI接ADCOUT 主<-从。
I2S_DO接ADCIN 主->从。
I2S_MCLK接MCLK 主时钟,给设备提供时钟源。

3 项目实现

3.1 硬件部分

本方案中，硬件部分主要包括使用了2个按键和2个LED，SD卡、以及音频处理的I2S接口。

LED：用作功能指示；黄灯表示唐诗五言绝句模式，红灯表示唐诗七言绝句模式；

按键：用作功能选择，有唐诗 五言绝句 和唐诗 七言律诗，两种功能模式；

音频喇叭：用作音频的输出；

SD卡：用作音频文件的存储。

3.2 软件部分

整个代码结构比较简单，如下图所示：

使用到的软件包主要是 wavplayer，在播放音频时，也主要使用这个软件包的接口。

程序的简单逻辑如下：

1、程序上电，完成初始化操作，包括按键、LED等GPIO的模式设定，创建一个信号量；另外，系统在上电初始化后，检测到SD卡存在的话，会自动挂载其文件系统，挂载点为 /mnt/sd1 这个目录；

2、播放开机使用欢迎词；

3、while-1循环等待功能按键的输入；

4、当识别到对应的按键输入后，响应的功能指示灯亮起，并且设定具体需要播放的音频文件名，然后通过信号量触发给main循环的信号量等待，然后由main循环调用wavplayer的接口执行对应音频文件的播放；

void wav_palyer_file(constchar*file)
{
int new_argc =3;
char*new_argv[64]={
"wavplayer",
"-s",
"/mnt/sd1/test/test.wav",
};    
externint wav_player(int argc,char*argv[]);
    snprintf(new_argv[2],64,"%s", file);
    wav_player(new_argc, new_argv);
}

1、周次循环3-4步骤。

工程代码代码已开源在gitee：国学唐诗学习机

工程代码建议使用env环境执行编译，下载使用官方的NuWriter工具。

工程中使用的音频文件，如果需要测试，可以联系 我 获取。

4 功能展示

4.1 已实现功能

主要是用按键触发不同的国学内容，然后进行朗诵，功能属于比较简单，演示视频详见：B站链接

4.2 未来实现功能

比如一键联网更新 唐诗音频文件：通过http或tftp等远程方式，自动更新已发布的唐诗音频文件；

比如支持本地人工朗诵录音和播放：通过读学习者的朗诵执行与原文的比对；

比如支持考察模式：学习机随机选择一首诗名，然后学习者来背诵，形成学习闭环；

比如加入语音识别功能：支持语音输入来让学习机朗诵对应的诗词；

比如加入LCD显示：支持更多样化的人机交互。

5 音频文件制作

本次项目使用的所有音频文件，均使用 AI文字合成语音在线网站 制作，详见如下：

将所有制作好的音频文件，按照预定的文件名，拷贝到SD卡中，即可被读取播放了。

6 项目总结

• NK-980IoT版子支持下载固件程序到SRAM中快速运行，这个功能很赞，可以加快调试速度；但是，我使用烧录到SPI Flash的方式，试了好几次烧录完了都没跑起来，真是有些头疼；

• 看似小的DIY项目，也需要一番构思，留有功能升级的设计；

• 扩展功能，有望再花点时间，升级升级；

• 体验了一把windows下使用env开发编译，虽然比不上Linux环境的流畅，但在windows环境能有这样的体验也还不错，赞一个。

7 参考资料

• NK980IoT使用RT-Thread的简介

• NK-980IOT测评之I2S接口音频测试

• NK-980IOT 测评之 I2S 和 SDH

8 致谢

最后，感谢论坛小伙伴 @qinyunti 的部分技术支持，I2S音频操作部分主要参考之前的测评文章，也期待论坛中有更多关于NK-980IoT的技术文章输出。

相关阅读

• 新唐NUC980 基于RT-Thread快速开发视频：

  https://www.bilibili.com/video/BV1cu411R7uX

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