研發紀事

實作目的         本文要實現一個藍芽 BLE client/server 的架構，以 Filogic 130A 開發板做為智慧音箱的 BLE server 端，另外 ESP32 的藍芽遙控器做為 BLE client 端，架構圖如下所示。在先前的文章 https://han-ya.blogspot.com/2022/04/smart-speaker-on-filogic-130a-kit.html  已經實現智慧音箱的功能，不只是聲控方式，我們還希望能再增加無線遙控的功能。然而， MT7933 晶片(Cortex-M33)本身有語音運算且具有藍芽連接的能力，所以採用 BLE 來達到這項目的。本文的最後一段，有影片呈現實現的結果。         架構中，做為 BLE server 的設備，就是等待其他周邊設備的連接請求，所以連線之前需要發出廣播與配對 (advertising) 的訊號到空中。另一方面，做為 BLE client 的設備，本身要進入掃描模式，查看空中有哪些 server 設備，然後再對特定的 server 提出連線的請求。等連線成功後，client 便可以取得 server 端的 GATT 各種屬性。 圖一：BLE client / server 架構圖 ESP32 client         在 Arduino IDE 開發環境中，ESP32 提供不少範例程式，其中打開範例 ESP32 BLE Arduino\BLE_client，這是一個 client 端的應用，它會開啟 scan 模式，掃描周圍能提供服務的藍芽設備，並將名稱顯示在 COM port 上，如下圖所示，這個範例能掃描到藍芽位址，設備名稱，以及服務的 UUID。一般來說，client 設備上會有顯示資訊，讓我們選擇連線哪一個藍芽設備，在 ESP32 BLE 模組就先用 COM port 充當顯示囉！ 圖二：BLE client 掃描設備的結果         如果 client 端要連線某一指定的設備，要先知道設備名稱，比如我們這個實驗打算連線的是 Filogic 130A 開發板，它廣播的名稱為 " BLE_SMTCN "，那 client 端的程式被我改寫成，只要一掃瞄到這個名稱後，便向這設備進行連線的請求。連線成功後，我們看到 COM por

        聯發科在2021年發表 MT7931 / MT7933 晶片，高度集成了無線網路 、 藍芽 、 語音處理於單晶片上，再提供一塊開發板( Filogic 130/130A )做為設計評估之用。先前，我們已經研究開發工具和 SDK 一段時間，並且將操作紀錄成教學影片，請參考 聯發科 Filogic 130A(MT7933) 教學影片 https://han-ya.blogspot.com/2022/03/mt7933.html ，分享給後進的開發人員，以縮短摸索的時間。目前，在這個平台的應用方面，智慧音箱或智能語音助手(Voice Assistant)是解決方案之一，本文將介紹如何在該平台實現智慧音箱這個應用，其影片可參考底下的連結。 系統介紹         下圖一是 Filogic 130A 開發板的方塊示意圖，中心是一顆 MT7933 晶片核心，其包含兩個處理器，一個是 ARM Cortex M33 核心，另一個是 DSP 核心。M33 的工作負責周邊的 I/O 介面，如：SPI / I2C / ADC / UART / SDIO...等通訊介面，而 DSP 負責語音的處理，比如：play / record / VAD / AEC...等。這兩個內部的核心處理器之間有一套通訊的介面，名為 IPI (Internal Process Interface)，做為兩邊的命令、event、回應...的溝通橋樑。         做為智慧音箱的解決方案，在喇叭播放的部分，可以提供雙聲道的聲音輸出。在麥克風的部分，可以接兩路音源的輸入，具有陣列的效果 (far-end / near-end)。因此，喇叭與麥克風之間所產生的回音，這顆晶片的 DSP 能藉由 AEC (Acoustic Echo Canceling) 運算來消除，再者， VAD (Voice Activity Detection) 的算法能分辨出音源是屬於環境噪音或是來自人聲，最後才能進行語音識別 ASR (Acoustic Speech Recognition) 的運算。ASR 計算後的結果，如果偵測到符合預設的指令集，則將結果傳遞給 ARM Cortex 處理，ARM 便會控制周邊 I/O 的動作，完成智能化的行為。 圖一：Filogic 130A 開發板的方塊圖 SDK 函數