SU-03T 语音模块演示

CHAPTER 01

1.传感器原理与功能

SU-03T 离线语音识别模块工作原理、核心功能及引脚定义

1.1 工作原理

SU-03T 是机芯智能（AimaChip）基于 US516P6（蜂鸟M SOC）芯片开发的纯离线语音识别模块。其核心工作原理如下：

离线识别：语音识别算法与芯片架构深度融合，在芯片内部完成语音信号采集、特征提取和模式匹配，无需联网、无需云服务，识别结果通过 UART 串口输出
信号处理：内置 32bit RISC 内核（240MHz），搭载 DSP 指令集和 FPU 浮点运算单元，利用 FFT 加速器（最大 1024 点复数 FFT/IFFT）进行频谱分析，与本地预训练指令库匹配
唤醒机制：支持语音唤醒（自定义唤醒词激活）和免唤醒词模式，唤醒后模块播报语音反馈，默认约 10 秒无命令后自动退出
固件配置：通过智能公元零代码平台（smartpi.cn）自定义唤醒词、命令词、回复语和行为动作，生成固件后烧录到模块

1.2 核心功能

🎙️

离线语音识别

支持最多 150 条本地指令离线识别，每条命令词 2~10 个字符，响应速度 100~300ms，识别距离 1~3 米（安静环境最远 5 米）

⚙️

自定义命令

通过零代码平台配置唤醒词、命令词、回复语和行为动作，无需编程即可实现个性化语音控制方案

🔊

语音播报反馈

内置 3W 单声道 AB 类功放，支持语音唤醒回复、命令确认、开机播报等语音反馈，总回复字符数可达 500 字

📡

UART 串口通信

通过 UART 接口与 MCU 通信，3.3V TTL 电平，最高支持 3Mbps，本项目使用 9600bps 8N1 格式输出识别结果

1.3 引脚定义

本模块由底板 + SU-03T 模组组成，底板引出 6 个引脚，并带有扬声器与麦克风接口：

引脚号	名称	功能说明	STM32 连接
1	NC（悬空）	预留引脚，不连接	—
2	+5V	模块电源输入（3.6V~5.5V，推荐 5V）	5V 供电
3	GND	电源地	GND
4	TXD	模块串口发送（UART1_TXD，B7 脚）	PB11（USART3_RX）
5	RXD	模块串口接收（UART1_RXD，B6 脚）	PB10（USART3_TX）
6	NC（悬空）	预留引脚，不连接	—

底板上还集成了扬声器接口（SPK+/SPK-）和驻极体麦克风接口（MIC+/MIC-），可直接连接外设。

CHAPTER 04

4.程序分析

STM32 HAL 库工程源代码逐模块解析

4.1 主程序 main.c

主程序完成系统初始化、OLED 显示初始化、定时器中断启动和 SU-03T 串口初始化，在 while(1) 主循环中处理语音指令并每 50ms 刷新 OLED 屏幕显示灯光状态。

main.c — 主程序

/* Private includes */
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "./HAL/OLED/OLED.h"
#include "./HAL/SU_03T/su_03t.h"

uint32_t Time_Now;                     // 时间戳

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  /* 初始化外设 */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
  MX_TIM1_Init();

  /* OLED 显示初始化 */
  OLED_Init();

  /* 启动定时器1中断（1ms周期） */
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

  /* SU-03T 串口初始化 */
  SU_03T_USART_Init();

  while (1)
  {
    // 语音指令处理线程
    SU_03T_USART_LogicLoop();

    // 50ms 刷新一次屏幕，显示灯光状态
    if(HAL_GetTick() - Time_Now >= 50)
    {
      OLED_Clear();

      if(HAL_GPIO_ReadPin(LED_GPIO_Port, LED_Pin))
        OLED_CenterPrintf(24, "灯光:关闭");
      else
        OLED_CenterPrintf(24, "灯光:开启");

      OLED_Update();
      Time_Now = HAL_GetTick();
    }
  }
}

// 定时器1中断回调（1ms）——SU-03T帧超时检测
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if(htim->Instance == htim1.Instance)
    SU_03T_TIM_MS();
}

// 串口接收中断回调——SU-03T数据接收
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  SU_03T_USART_RxCallback(huart);
}

4.2 串口配置 usart.c

配置 USART3，波特率 9600，8 位数据位，无校验，1 位停止位（8N1），收发模式。USART3_TX 使用 PB10，USART3_RX 使用 PB11，开启 USART3 全局中断。

usart.c — USART3 配置

UART_HandleTypeDef huart3;

void MX_USART3_UART_Init(void)
{
  huart3.Instance = USART3;
  huart3.Init.BaudRate = 9600;
  huart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart3.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart3) != HAL_OK)
    Error_Handler();
}

/* USART3 GPIO: PB10=TX, PB11=RX */
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *uartHandle)
{
  if(uartHandle->Instance == USART3)
  {
    __HAL_RCC_USART3_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    // PB10 = USART3_TX (复用推挽)
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    // PB11 = USART3_RX (浮空输入)
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    HAL_NVIC_SetPriority(USART3_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART3_IRQn);
  }
}

4.3 GPIO配置 gpio.c

配置 LED 引脚 PC13 为推挽输出模式，初始电平为高（LED 熊灭，因为板载 LED 为低电平点亮）。同时使能 GPIOC/GPIOD/GPIOB/GPIOA 时钟。

gpio.c — GPIO 配置

/* main.h 中定义: */
#define LED_Pin GPIO_PIN_13
#define LED_GPIO_Port GPIOC

void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  // LED 初始为高电平（关闭状态）
  HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);

  // PC13 = 推挽输出，低速，无上下拉
  GPIO_InitStruct.Pin = LED_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LED_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

4.4 定时器配置 tim.c

配置 TIM1 产生 1ms 周期中断。预分频器 71（72MHz/(71+1)=1MHz），自动重装载值 999（1MHz/(999+1)=1kHz=1ms）。用于 SU-03T 串口接收帧超时检测。

tim.c — TIM1 配置

TIM_HandleTypeDef htim1;

void MX_TIM1_Init(void)
{
  htim1.Instance = TIM1;
  htim1.Init.Prescaler = 71;          // 72MHz/(71+1) = 1MHz
  htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim1.Init.Period = 999;            // 1MHz/(999+1) = 1kHz = 1ms
  htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)
    Error_Handler();

  HAL_NVIC_SetPriority(TIM1_UP_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM1_UP_IRQn);
}

4.5 SU-03T 驱动 su_03t.c

SU-03T 驱动采用环形缓冲区 + 超时帧检测机制，实现非阻塞式串口异步收发。核心配置：串口 huart3，缓冲区 128 字节，帧超时 10ms。数据帧格式为 [0xF4, 0x06, 命令字节, 0xFF]。

su_03t.h — 宏配置

#define SU_03T_USART                 huart3
#define SU_03T_USART_RX_BUF_SIZE     128      // 环形缓冲区大小
#define SU_03T_FRAME_TIMEOUT         10       // 帧超时阈值 10ms

su_03t.c — 初始化与中断接收

uint8_t SU_03T_RxBuffer[SU_03T_USART_RX_BUF_SIZE];
uint16_t SU_03T_RxWrPtr = 0;   // 写指针（中断中写入）
uint16_t SU_03T_RxRdPtr = 0;   // 读指针（主循环中读取）
uint16_t SU_03T_RxTimeout = 0;
uint8_t SU_03T_RxFrameFlag = 0;

// 初始化：清空缓冲区，启动中断接收
void SU_03T_USART_Init(void)
{
  memset(SU_03T_RxBuffer, 0, SU_03T_USART_RX_BUF_SIZE);
  SU_03T_RxWrPtr = 0;
  SU_03T_RxRdPtr = 0;
  SU_03T_RxTimeout = 0;
  SU_03T_RxFrameFlag = 0;
  HAL_UART_Receive_IT(&SU_03T_USART, &SU_03T_RxBuffer[0], 1);
}

// 串口中断回调：写入环形缓冲区并重启接收
void SU_03T_USART_RxCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart->Instance == SU_03T_USART.Instance)
  {
    // 写入当前字节到环形缓冲区
    SU_03T_RxBuffer[SU_03T_RxWrPtr] = huart->Instance->DR;
    SU_03T_RxWrPtr = (SU_03T_RxWrPtr + 1) % SU_03T_USART_RX_BUF_SIZE;
    // 有新数据，重置超时计时
    SU_03T_RxTimeout = 0;
    // 重启串口中断接收
    HAL_UART_Receive_IT(&SU_03T_USART, &SU_03T_RxBuffer[SU_03T_RxWrPtr], 1);
  }
}

su_03t.c — 帧超时检测与逻辑处理

// 1ms定时器回调：超时判定帧完成
void SU_03T_TIM_MS(void)
{
  if(SU_03T_RxWrPtr != 0)  // 有未读取数据
  {
    SU_03T_RxTimeout++;
    if(SU_03T_RxTimeout >= SU_03T_FRAME_TIMEOUT)  // 10ms无新数据
    {
      SU_03T_RxTimeout = 0;
      SU_03T_RxWrPtr = 0;
      SU_03T_RxFrameFlag = 1;  // 置位帧完成标志
    }
  }
}

// 主循环逻辑：解析数据帧并执行命令
void SU_03T_USART_LogicLoop(void)
{
  if(SU_03T_RxFrameFlag == 1)
  {
    SU_03T_RxFrameFlag = 0;

    // 校验帧头0xF4 + 类型0x06 + 帧尾0xFF
    if(SU_03T_RxBuffer[0]==0xF4 &&
       SU_03T_RxBuffer[1]==0x06 &&
       SU_03T_RxBuffer[3]==0xFF)
    {
      switch (SU_03T_RxBuffer[2]) {
        case 0x01:  // "打开灯光"
          HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
          break;
        case 0x02:  // "关闭灯光"
          HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
          break;
        default: break;
      }
    }
  }
}

4.6 数据协议解析

SU-03T 模块通过 UART 串口以固定格式数据帧输出识别结果。每帧 4 字节，采用帧头 + 类型 + 命令 + 帧尾结构。STM32 通过 10ms 超时检测帧边界，校验帧头帧尾后提取命令字节执行对应操作。

0x06

类型

0x01/0x02

命令字节

0xFF

帧尾

命令字节	语音指令	执行动作	LED 状态
0x01	"打开灯光"	HAL_GPIO_WritePin(LED, GPIO_PIN_RESET)	开启（低电平点亮）
0x02	"关闭灯光"	HAL_GPIO_WritePin(LED, GPIO_PIN_SET)	关闭（高电平熄灭）

4.7 OLED 显示驱动

OLED 采用软件 I2C 通信，SCL=PB15，SDA=PB14。主循环每 50ms 调用 OLED_CenterPrintf 在 Y=24 位置居中显示灯光状态文字，调用 OLED_Update 将显存刷新到屏幕。

OLED_Init() — 初始化 OLED 显示参数
OLED_Clear() — 清空显存
OLED_CenterPrintf(24, fmt, ...) — 在 Y=24 处居中打印格式化字符串
OLED_Update() — 将显存数据通过 I2C 写入 OLED 屏

SU-03T 语音模块