1. 产品简介
这是一款体积迷你的MEMS工艺数字I2S输出麦克风模块。支持在具有I2S接口的主控上直接输出音频，例如ESP32等。和传统的模拟量麦克风相比，I2S数字麦克风具备噪音低、灵敏度高、可靠性高、体积小等优良特性。这些特性可让I2S麦克风应用在语音识别、录音、AI学习、蓝牙语音传输等多种应用场景。
本模块采用顶部开孔的MEMS贴片封装I2S麦克风传感器，底部没有安装元件。小巧的体积让你可以非常灵活的将模块应用到自己的项目当中。并且，DF的开发团队基于ESP32开发了I2S麦克风的Arduino库，你可以在ESP32上轻松的将本模块使用起来。
2. 产品特性
- 体积小巧
- 低功耗、高性能
- I2S数字输入，噪音低
- MEMS工艺传感器，可靠性高
- 提供Arduino库，支持ESP32
3. 应用场景
- 语音识别
- AI学习
- 录音
- 蓝牙语音传输
- 智能家具音频项目
4. 引脚排列图
| 引脚名称 | 引脚功能 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 3V3 | 电源正极 | DC 3.3V |
| GND | 电源负极 | 电源负极 |
| SCK | I2S时钟 | 针对I2S接口的串行数据时钟。 |
| SEL | 左右通道设置 | 设置麦克风的左右通道。该引脚设置低时，麦克风在I2S上设置为左通道输出；为高时，麦克风设置为右通道输出。 |
| WS | 数据字段选择 | 左右声道数据选择，接在I2S接口的WS端。 |
| DO | 数据输出 | I2S麦克风的串行数据输出。 |
5. 规格参数
- 工作电压：DC 3.3V
- 麦克风封装工艺：MEMS
- 方向性：全向
- 数据接口：I2S
- 声压等级：140dB
- 信噪比：59dB
- 产品尺寸：11mm×16mm
6. 产品尺寸图
7. ESP32使用教程
7.1 麦克风输入实验
7.1.1 硬件准备
- FireBeetle 2 ESP32-E主控板 (SKU:DFR0654) ×1
- I2S麦克风模块（SKU:SEN0526）×1
- 杜邦线若干
7.1.2 软件准备
- 下载Arduino IDE： 点击下载Arduino IDE
- 安装SDK：点击进入FireBeetle 2 ESP32-E主控板 WIKI页面 查找SDK安装教程
- 下载Arduino库：https://github.com/cdjq/DFRobot_MSM261 关于如何安装库文件： 如何加载库文件
7.1.3 硬件连接
管脚连接说明:
I2S麦克风：VCC引脚---(连接)---ESP32-E主控：3V3；
I2S麦克风：GND引脚---(连接)---ESP32-E主控：GND；
I2S麦克风：SEL引脚---(连接)---ESP32-E主控：4/D12;
I2S麦克风：DO引脚---(连接)---ESP32-E主控：26/D3;
I2S麦克风：SCK引脚---(连接)---ESP32-E主控：25/D2;
I2S麦克风：WS引脚---(连接)---ESP32-E主控：16/D11;
7.1.4 例程代码
代码功能：麦克风读取左声道数据，并打印数据
#include "DFrobot_MSM261.h"
#define SAMPLE_RATE (44100)
#define I2S_SCK_IO (25)
#define I2S_WS_IO (16)
#define I2S_DI_IO (26)
#define DATA_BIT (16)
#define MODE_PIN (4)
DFRobot_Microphone microphone(I2S_SCK_IO, I2S_WS_IO, I2S_DI_IO);
char i2sReadrawBuff[100];
void setup() {
Serial.begin(115200);//串口速率115200
pinMode(MODE_PIN,OUTPUT);
digitalWrite(MODE_PIN,LOW);//将麦克风配置为接收左声道数据
while(microphone.begin(SAMPLE_RATE, DATA_BIT) != 0){
Serial.println(" I2S init failed");//初始化失败
}
Serial.println("I2S init success");//初始化成功
}
void loop() {
microphone.read(i2sReadrawBuff,100);
//输出左声道数据
Serial.println((int16_t)(i2sReadrawBuff[2]|i2sReadrawBuff[3]<<8));
delay(100);
}运行结果
打开串口视图选项，对着麦克风模块吹气，对应吹气时间段出现波峰波谷
7.2 麦克风录音实验
7.2.1 硬件准备
- FireBeetle 2 ESP32-E主控板 （SKU:DFR0654）×1
- MicroSD Module （SKU:DFR0229）×1
- 闪迪至尊高速移动microSD （SKU:FIT0394）×1
- 川宇C289 TF卡/MicroSD卡读卡器 （SKU:FIT0548)）×1
- I2S麦克风模块（SKU:SEN0526）×1
- 杜邦线若干
7.2.2 硬件连接
管脚连接说明:
I2S麦克风：VCC引脚---(连接)---ESP32-E主控：3V3；
I2S麦克风：GND引脚---(连接)---ESP32-E主控：GND；
I2S麦克风：SEL引脚---(连接)---ESP32-E主控：4/D12;
I2S麦克风：DO引脚---(连接)---ESP32-E主控：26/D3;
I2S麦克风：SCK引脚---(连接)---ESP32-E主控：25/D2;
I2S麦克风：WS引脚---(连接)---ESP32-E主控：16/D11;
SD卡模块：+5V引脚---(连接)---ESP32-E主控：VCC;
SD卡模块：GND引脚---(连接)---ESP32-E主控：GND;
SD卡模块：MOSI引脚---(连接)---ESP32-E主控：23/MOSI;
SD卡模块：SS引脚---(连接)---ESP32-E主控：2/D9;
SD卡模块：SCK引脚---(连接)---ESP32-E主控：18/SCK;
SD卡模块：MISO引脚---(连接)---ESP32-E主控：19/MISO;
7.2.3 例程演示
代码功能：本例程演示了使用参数为16bit 44.1kHz录制20秒的音频并以WAVE文件保存在SD卡中。
注：采用16bit 44.1kHz（CD格式标志）
采样频率越高，声音质量越好，数据量越大。常用频率11.025kHz，22.05kHZ，44.1kHz，48kHz，96kHz
量化位数越大，声音质量越好，数据量越大。常用量化位数8位，16位，24位，32位
#include "DFrobot_MSM261.h"
#include "SPI.h"
#include <SD.h>
#include <FS.h>
#define SAMPLE_RATE (44100) //修改采样频率
#define I2S_SCK_IO (25)
#define I2S_WS_IO (16)
#define I2S_DI_IO (26)
#define DATA_BIT (16) //修改量化位数
#define MODE_PIN (4)
const int record_time = 20; // 采样时间
const char filename[] = "/sound.wav";//保存的文件名称
const int headerSize = 44;
const int byteRate = 176400;//一秒采集的字节数量 计算方式：采样速率x声道数量x数据位数/8
const int waveDataSize = record_time * byteRate;//10秒采样字节
const int numCommunicationData = 512;//每次采集的数据量
byte header[headerSize];//WAVE文件的文件头
char communicationData[numCommunicationData];
DFRobot_Microphone microphone(I2S_SCK_IO, I2S_WS_IO, I2S_DI_IO);
File file;
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(MODE_PIN,OUTPUT);
digitalWrite(MODE_PIN,LOW);//将麦克风配置为接收左声道数据
//digitalWrite(MODE_PIN,HIGH);//将麦克风配置为接收右声道数据
while(microphone.begin(SAMPLE_RATE, DATA_BIT) != 0){
Serial.println(" I2S init failed");
}
Serial.println("I2S init success");
if (!SD.begin(2)) Serial.println("SD begin failed");
while(!SD.begin(2)){
Serial.print(".");
delay(500);
}
microphone.createWavHeader(header, waveDataSize,44100,2,byteRate,4);
SD.remove(filename);
//打开文件，如果没有文件就创建文件
file = SD.open(filename, FILE_WRITE);
if (!file) return;
//将wave文件的头写入文件中
file.write(header, headerSize);
Serial.println("start");
for (int j = 0; j < waveDataSize/numCommunicationData; ++j) {
microphone.read(communicationData, numCommunicationData);
for(uint32_t i = 0;i < (numCommunicationData>>2);i++){
communicationData[(i<<2)] = 0;
communicationData[(i<<2)+1] = 0;
//communicationData[(i<<2)+2] = 0;
//communicationData[(i<<2)+3] = 0;
}
file.write((uint8_t*)communicationData, numCommunicationData);
}
file.close();
Serial.println("finish");
}
void loop() {
}运行结果
烧录程序，打开串口，出现start开始录音，出现finish，完成录音
检查SD卡，出现录音文件
8. API函数
/**
* @fn begin
* @brief 初始化设备
* @param baudRate 通信速率
* @param bit 数据位数
* @return 返回初始化状态
*/
uint8_t begin(uint16_t baudRate,uint8_t bit)
/**
* @brief 获取麦克风返回数据
* @param buffer 获取数据得buffer
* @param len 获取数据长度
* @return 返回获取数据长度
*/
uint32_t read(char *buffer,size_t len)
/**
* @brief 构建WAVE文件的头
* @param header 构建WAVE的文件
* @param totalDataLen 需要写入的数据长度
* @param longSampleRate 采样频率
* @param channels 声道数量
* @param byteRate 字节速率 计算方式：采样速率x声道数量x数据位数/8
* @param blockAlign 块对齐方式 计算方式：声道数量x数据位数/8
*/
void createWavHeader(byte* header, int totalDataLen, int longSampleRate, uint8_t channels, int byteRate, uint8_t blockAlign)
/**
* @brief 初始化蓝牙和a2dp
* @param name 蓝牙名称
* @param callback a2dp发送数据的回调函数
* @param volume 声音强度
*/
bool begin(const char* name, esp_a2d_source_data_cb_t callback,uint8_t volume);
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