借助包括 Jetson Nano、Xavier NX 和 AGX Xavier 在內的模型，NVIDIA 生產了一系列緊湊型計算機，能夠在各種環境中高效地部署 AI 解決方案，以滿足不同的需求和期望。

Jetson Nano 開發者套件是一款小巧而強大的計算機，它允許用戶同時運行多個神經網絡，用于圖像分類、對象檢測、分割和語音處理等應用——所有這些都在一個功耗低至 5 瓦的緊湊型設備中。Jetson Nano 開發套件配備了各種外圍設備，包括 USB、以太網和 HDMI 連接。一種缺少但常見的外圍設備是某種形式的音頻輸入或輸出。如今，許多設備都配備了音頻插孔，有些甚至帶有板載麥克風。

有很多方法可以為 Jetson 設備添加音頻功能。USB 揚聲器和USB 麥克風是一種簡單的解決方案，但它們確實占用了寶貴的 USB 插槽，這些插槽可能更適合用于鍵盤、藍牙功能、Internet Keys 和其他配件。

在 Jetson 設備上，NVIDIA 通過 40 針 GPIO 擴展接頭提供對 I2C、SPI 和 I2S 等一系列外圍設備的訪問。為了處理音頻，我們最感興趣的是 I2S 外設，它是一種用于連接數字音頻設備的電氣串行總線接口。我們不需要從頭開始創建 I2S 功能，但了解常見通信協議的來龍去脈總是有用的，因此有關 I2S 的更多信息，請查看這篇精彩的文章。

Jetson 的 40 針擴展接頭使我們能夠輕松訪問 I2S 外圍設備，并且通過適當的附加電子設備，我們可以快速利用 I2S 功能。

來自協議開發商飛利浦半導體的 I2S 時序圖。（照片：SmartCow）

我們選擇的硬件

Adafruit I2S MEMS 麥克風分線板 （SPH0645LM4H）是一款緊湊型音頻錄制解決方案，輸入頻率范圍為 50 Hz 至 15 kHz。該板沒有模擬輸出，而是純數字輸出。

許多微控制器通常配備模擬輸入，因此添加模擬音頻信號是一項簡單的任務。對于更大更復雜的微控制器和微計算機，不能保證模擬輸入。更復雜的是，眾所周知，模擬麥克風系統會滲入噪音。通常可以找到 I2S 外設來代替模擬輸入。

麥克風是一個單聲道元素——您可以選擇使用左聲道或右聲道。對于那些更喜歡/需要立體聲的人來說，使用兩個麥克風的簡單配置可以很容易地實現，一個麥克風設置在左聲道，第二個麥克風設置在右聲道。值得一提的是，該設備是從設備，必須使用外部邏輯完全驅動。

Adafruit MAX98357 I2S D 類單聲道放大器適用于具有數字音頻功能的微控制器和微型計算機。它可以接收標準的 I2S 數字音頻輸入，并將其解碼為模擬信號，然后直接放大到揚聲器中。這款緊湊型分線板解決了數字音頻輸出的兩個常見任務：I2S 數字音頻轉換 （DAC） 和放大。放大增益也可以通過添加精心挑選的電阻器或可變電阻器來修改。

輸出是一個大約 300kHz 的方波 PWM，由揚聲器線圈平均 - 聽不到高頻。事實上，它無需任何中間步驟即可直接驅動通用揚聲器。

這款小型單聲道放大器的重量超過了它的重量 - 能夠為 4 歐姆阻抗揚聲器提供高達 3.2 瓦的功率（5V 功率 @ 10% THD）。鑒于其 D 類架構，該放大器非常高效，可輕松在 2.7V 至 5.5V 直流電源下運行 - 非常適合便攜式和電池供電項目。

設置 Jetson Nano

Jetson Nano 是這個項目的核心。設置 Jetson Nano 是一個有據可查的過程。您可以找到有關如何完成此任務的各種資源。

對于我們的任務，Jetson Nano 需要一根用于供電和編程的 USB 到 UART 電纜、一個鍵盤、鼠標和 HDMI 顯示器。此外，我們需要將分線板連接到 Jetson Nano：

確保還將您的 MAX98357A 輸出連接到揚聲器。我們使用了 8 歐姆、15 瓦的揚聲器和 Jetson Nano 提供的 3.3V 電源。

配置 I2S

Jetson Nano 與 SPH0645 和 MAX98375A + 揚聲器（照片：SmartCow）

啟動 Jetson Nano 后，在 Jetson 40 引腳 GPIO 擴展接頭中配置 I2S 引腳是一個非常簡單的過程：

1. 在開發者工具包上，打開命令行終端并運行以下命令：

2. Jetson 將啟動并顯示其主顯示屏。在我們的例子中，我們想要手動配置 Jetson 40pin 接頭和配置接頭引腳。

3. 在“選擇所需功能（針對引腳）：”頁面上，選擇 i2s4 選項。

4. 之后，您將被帶回主頁并要求重新啟動并保存您所做的重新配置，因此請繼續并重新啟動。

配置 Jetson 40pin 接頭（照片：SmartCow）

手動配置頭針（照片：SmartCow）

選擇 i2s4 外設（照片：SmartCow）

保存引腳更改（照片：SmartCow）

保存并重啟！（照片：SmartCow）

如果您需要有關配置 Jetson 引腳的進一步指導，請查看此鏈接。

重新啟動并重新登錄 Jetson Nano 后，您需要安裝以安裝任何更新，并下載幾個庫。

讓我們初始化我們的麥克風設置：我們所要做的就是重置我們的聲卡，設置我們的音量，并指定我們希望我們的音頻信號使用的路徑。

在設置采樣率（48kHz）并指定所需的錄音長度（本例中為 30 秒）后，我們終于可以開始錄音了！

錄制后你會注意到我們現在有一個名為“test.wav”的文件，這是錄制的音頻。我們還沒有完成，我們還可以播放錄制的音頻。讓我們重置聲卡并設置音量。

現在剩下要做的就是輸入命令來播放生成的音頻文件。

一定要花點時間坐下來享受聆聽演講的樂趣。請隨時查看我們的迷你演示。我們通過 SPH0645 麥克風錄制了一首歌曲，并使用 MAX98357 播放。

結論

任務完成！我們已經成功地為 Jetson Nano 開發套件構建了一個端到端音頻系統，該系統僅由一根 USB 電纜供電。接下來，您可能會包含一個機器學習模型并播放經過更改的錄音版本。考慮從一種語言翻譯成另一種語言，添加過濾和壓縮等音頻效果，或創建語音映射（誰不想聽起來像達斯維德或摩根弗里曼？）

審核編輯：郭婷