有几种方法可以将模拟音频数据输入到ESP32中。
- 直接从内置的模数转换器（ADC）读取
- 这对于一次性读取很有用，但不适用于高采样率。
- 使用I2S通过DMA读取内置ADC
- 适用于模拟麦克风，例如MAX4466和MAX9814
- 使用I2S直接从I2S兼容外设读取
- 对于SPH0645LM4H，INPM441，ICS43432和ICS43434等麦克风有用
直接从ADC读取
ESP32上有两个内置ADC，ADC1和ADC2。
ADC1具有8个通道：
| 渠道 | 通用输入输出 | 渠道 | 通用输入输出 |
|---|---|---|---|
| ADC1_CHANNEL_0 | GPIO36 | ADC1_CHANNEL_4 | GPIO32 |
| ADC1_CHANNEL_1 | GPIO37 | ADC1_CHANNEL_5 | GPIO33 |
| ADC1_CHANNEL_2 | GPIO38 | ADC1_CHANNEL_6 | GPIO34 |
| ADC1_CHANNEL_3 | GPIO39 | ADC1_CHANNEL_7 | GPIO35 |
ADC2有10个通道：
| 渠道 | 通用输入输出 | 渠道 | 通用输入输出 |
|---|---|---|---|
| ADC2_CHANNEL_0 | GPIO4 | ADC2_CHANNEL_5 | GPIO12 |
| ADC2_CHANNEL_1 | GPIO0 | ADC2_CHANNEL_6 | GPIO14 |
| ADC2_CHANNEL_2 | GPIO2 | ADC2_CHANNEL_7 | GPIO27 |
| ADC2_CHANNEL_3 | GPIO15 | ADC2_CHANNEL_8 | GPIO25 |
| ADC2_CHANNEL_4 | GPIO13 | ADC2_CHANNEL_9 | GPIO26 |
尽管有一些限制-WiFi子系统也使用ADC2，并且某些引脚还用于控制启动行为的捆绑引脚。这意味着在项目中坚持使用ADC1是最安全的。
从ADC读取非常简单-您可以使用Arduino函数或直接使用Espressif函数：
// read using Arduino int sample = analogRead(35) // read using Espressif int sample = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_7);
ESP32 ADC非常不准确，如果您想获得准确的读数，可以使用校准设置。现在，这些操作大多在工厂完成，因此您的ESP32应该已经具有一些校准设置。也可以手动校准ADC。
要读取校准值，请使用以下代码，它将为您提供以毫伏为单位的值。这两个调用adc1_config_width和adc1_config_channel_atten是至关重要的，因为校准特性需要匹配ADC配置。
// calibration values for the adc #define DEFAULT_VREF 1100 esp_adc_cal_characteristics_t *adc_chars; //Range 0-4096 adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12); // full voltage range adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_7, ADC_ATTEN_DB_11); // get the ADC characteristics esp_adc_cal_characterize( ADC_UNIT_1, ADC_ATTEN_DB_11, ADC_WIDTH_BIT_12, DEFAULT_VREF, adc_chars); // read a sample from the ADC int sample = adc1_get_raw(ADC1_CHANNEL_7); // get the calibrated value int milliVolts = esp_adc_cal_raw_to_voltage(sample, adc_chars);
使用I2S和DMA的高速ADC采样
直接使用ADC可以进行低频和一次性采样。为了采样高质量的音频数据，您将需要以16-40KHz的频率采样。您可以使用计时器来执行此操作，但这并不是ESP32的CPU资源的最佳用途。
更好的方法是使用内置的I2S外设将ADC的样本直接读取到内存中。
这是使用I2S读取内置ADC的基本设置。
i2s_config_t i2s_config = { .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX | I2S_MODE_ADC_BUILT_IN), .sample_rate = 40000, .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT, .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT, .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_I2S_LSB, .intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1, .dma_buf_count = 2, .dma_buf_len = 1024, .use_apll = false, .tx_desc_auto_clear = false, .fixed_mclk = 0}; //install and start i2s driver i2s_driver_install(I2S_NUM_0, &i2s_config, 4, &i2s_queue); //init ADC pad i2s_set_adc_mode(ADC_UNIT_1, ADC1_CHANNEL_7); // enable the ADC i2s_adc_enable(I2S_NUM_0); // start a task to read samples from I2S TaskHandle_t readerTaskHandle; xTaskCreatePinnedToCore(readerTask, "Reader Task", 8192, this, 1, &readerTaskHandle, 0);
然后，您可以使用以下任务从ADC读取样本：
void readerTask(void *param) { I2SSampler *sampler = (I2SSampler *)param; while (true) { // wait for some data to arrive on the queue i2s_event_t evt; if (xQueueReceive(sampler->i2s_queue, &evt, portMAX_DELAY) == pdPASS) { if (evt.type == I2S_EVENT_RX_DONE) { size_t bytesRead = 0; do { // try and fill up our audio buffer size_t bytesToRead = (ADC_SAMPLES_COUNT - sampler->audioBufferPos) * 2; void *bufferPosition = (void *)(sampler->currentAudioBuffer + sampler->audioBufferPos); // read from i2s i2s_read(I2S_NUM_0, bufferPosition, bytesToRead, &bytesRead, 10 / portTICK_PERIOD_MS); sampler->audioBufferPos += bytesRead / 2; if (sampler->audioBufferPos == ADC_SAMPLES_COUNT) { // do something with the sample - e.g. notify another task to do some processing } } while (bytesRead > 0); } } } }
阅读完样本后，您可以执行所需的任何处理，I2S外设将在后台继续将样本从ADC读取到DMA缓冲区中。
MA4466的接线非常简单，只需将VCC连接至3v3，将GND连接至GND，将Out连接至与您要从其采样的ADC通道相对应的GPIO引脚。
尝试MAX9814的方法相同-您也可以通过将增益引脚连接至VCC或GND来发挥MAX9814的增益。
原文地址：https://blog.cmgresearch.com/2020/09/12/esp32-audio-input.html