SISTC 电子积木：MEMS I2S 麦克风模块（开发人员版）

随着语音交互、声学分析和人工智能应用的不断发展，高性能且易于使用的麦克风模块已成为开发人员、教育工作者和制造商的必备工具。
目前 SISTC 电子积木式 MEMS 麦克风模块（开发人员版） 是围绕高性能的 WBC2718DT26TJ0-6/TR MEMS 数字声音传感器 并提供 I2S 数字音频输出。它可与 Arduino、ESP32 和其他 AIoT 控制器等流行平台无缝配合使用。

1.产品概述

这款 MEMS I2S 数字麦克风模块可捕捉细微的声压变化，并将其转换为稳定的电信号。模块内部将模拟输入转换为 0-5V 电压范围然后通过 I2S 协议进行 A/D 处理和数字传输。

该模块具有体积小、灵敏度高和噪音低的特点，是诸如以下应用的理想之选：

• 语音识别（ASR）
• 远场音频采集
• 环境记录和声学分析
• 人工智能音频分类/机器学习
• Arduino 和 ESP32 教育/创客项目

结合 ESP32 强大的处理能力，开发人员可以轻松实现语音识别、实时音频可视化、人工智能训练等功能。

2.规格

这些规格可确保模块在低噪音环境中可靠运行，同时支持高声压应用。

3.原理图概述

该模块由一个 MEMS 麦克风核心、前端信号调节和一个 I2S 数字音频接口组成。

主要功能模块包括

• MEMS 声音传感器
• I2S 数字接口
• 功率调节
• 信号调节电路

4.连接指南

该模块支持 Arduino、ESP32、STM32 和类似控制器。
I2S 引脚定义

• SCK / BCLK - 比特时钟
• WS / LRCLK - 左/右时钟
• SD - 数据输出
• VCC - 3.3-5V
• 接地

ESP32 用户可以通过简单的示例代码立即录制音频和可视化波形。

5.开发环境设置（Arduino IDE）

下载 Arduino IDE

访问 Arduino 官方软件页面：
https://www.arduino.cc/en/software/#ide

Windows 用户可以选择

• 安装程序版本
• ZIP 压缩包（无需安装，解压缩后运行即可）

在此，我们将以 Windows 系统为例，介绍下载和安装的步骤。Windows 系统也有两个版本：一个是安装版，另一个是无需安装的下载版。你只需将文件下载到电脑，解压后即可使用。

一般来说，我们可以点击 "JUST DOWNLOAD "进行下载。

环境设置

首先，打开 Arduino IDE。转到 "文件" → "首选项" → "设置" → "语言"；将其更改为简体中文，然后点击 "确定"--语言将自动切换。(英文也是一个选项，这里我们以中文为例）。

安装相应的开发板平台

点击选择开发板，选择相应的端口号，并选择相应的开发板平台。

点击菜单中的 "文件"，找到 "首选项"，点击进入，然后在 "附加的棋盘管理器 URL "中输入"https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json"然后点击 "确定"。

要安装模块所需的驱动库，请在库管理框中输入 "ESP32-audioI2S-master"，然后安装相应的库文件。

然后将以下代码复制到编辑器中，并通过 ArduinoIDE 上传到 ESP32 主板。

#include "driver/i2s.h"
#define SAMPLE_RATE (44100)

#define I2S_MIC_WS 12
#define I2S_MIC_DIN 13
#define I2S_MIC_BCK 14
#define I2S_PORT I2S_NUM_0
#define bufferLen 64

int16_t sBuffer[bufferLen]；

  // 安装I2S驱动
  void i2s_install(){

    // 配置 I2S 接收
    i2s_config_t i2s_config = {
      .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX)、
      .sample_rate = SAMPLE_RATE、
      .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT、  
      .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT、
      .communication_format = (i2s_comm_format_t)(I2S_COMM_FORMAT_I2S | I2S_COMM_FORMAT_I2S_MSB)、
      .intr_alloc_flags = 0、
      .dma_buf_count = 16、
      .dma_buf_len = 缓冲区长度、
      .use_apll = false      
   };
   如果 (ESP_OK != i2s_driver_install(I2S_PORT, &i2s_config, 0, NULL)){
      Serial.println（"安装 I2S 驱动程序失败"）；
      返回；
     }  
}

  // 配置 I2S 引脚
  void i2s_setpin(){

    i2s_pin_config_t pin_config = {}；
    pin_config.bck_io_num = I2S_MIC_BCK；
    pin_config.ws_io_num = I2S_MIC_WS；
    pin_config.data_out_num = I2S_PIN_NO_CHANGE；
    pin_config.data_in_num = I2S_MIC_DIN；

   如果 (ESP_OK != i2s_set_pin(I2S_PORT, &pin_config)) {
    Serial.println（"I2S 设置引脚失败"）；
    返回；
  }
 }

void setup() {

  Serial.begin(115200)；
  Serial.println（"设置 I2S ..." ）；

  delay(1000)；
  i2s_install()；
  i2s_setpin()；
  i2s_start(I2S_PORT)；
  delay(500)；  
}


void loop() {
   size_t bytesIn = 0；
  esp_err_t result = i2s_read(I2S_PORT,&sBuffer,bufferLen,&bytesIn,portMAX_DELAY)；
  if (result == ESP_OK)
  {
    int samples_read = bytesIn / 2；
    if (samples_read > 0) {
      float mean = 0；
      for (int i = 0; i < samples_read; ++i) {
        mean += (sBuffer[i])；
      }
      mean /= samples_read；
      Serial.println(mean)；
      延迟（50）；
    }
  }

}

6.测试结果

将 MEMS I2S 麦克风连接到 ESP32 并运行示例代码后，开发人员可通过串行绘图仪或可视化工具观察实时波形变化。

测试观察：

• 环境噪声产生不规则波形模式
• 向麦克风吹气会导致明显的波形振幅变化
• 没有声音时，波形保持稳定
• 在反复的声音输入测试中，波形转换清晰可见

这些结果表明，该模块在下游应用中性能可靠，包括 FFT 分析、ASR 和人工智能声学建模。

7.结论

目前 SISTC 电子积木式 MEMS I2S 麦克风模块（开发人员版）提供：

• 易于布线和设置
• 高灵敏度和低噪音
• 标准 I2S 数字输出
• 与 ESP32 和 Arduino 高度兼容

这使它成为初学者、教育工作者、音频开发人员和人工智能研究人员的理想平台。

适用场景

• 语音识别
• 人工智能学习与音频分类
• 声学数据收集
• STEM / 创客教育
• 智能设备原型开发