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9. STM32音频关键词识别：麦克风采集、MFCC与推理集成

共计 30 章节

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学习目标 · 核心概念 · 整体框架

课程导入学习目标

声音的数字化 · 采样率 · 位深

音频基础声音的数字化

STM32音频采集硬件

常用麦克风类型（模拟/数字） · I2S接口 · PDM接口

STM32音频采集硬件

STM32音频采集软件

使用CubeMX配置I2S/PDM · DMA传输 · 环形缓冲区

STM32音频采集软件

音频预处理

预加重 · 分帧 · 加窗（汉明窗）

音频预处理预加重

MFCC特征提取（上）

梅尔滤波器组 · 频率到梅尔刻度的映射 · 对数能量计算

MFCC特征提取

MFCC特征提取（下）

离散余弦变换（DCT） · MFCC系数选取 · 动态特征（Δ

MFCC特征提取

MFCC在STM32上的实现

定点数/浮点数选择 · 内存优化 · 快速算法（如查表法）

关键词识别模型

从传统模板匹配（DTW）到轻量级神经… · TCN · LSTM）的演进与对比

关键词识别模型DTW

轻量级模型设计

适用于STM32的模型结构（如Dep… · GRU） · 参数量与计算量评估

轻量级模型设计STM32

模型训练与数据集

关键词数据集（如Speech Com… · 数据增强 · 训练流程

模型训练数据集

模型压缩与量化

权重量化（INT8） · 剪枝 · 知识蒸馏

模型压缩量化

推理框架集成

使用CMSIS-NN · TensorFlow Lite Mi…

推理框架集成CMSIS-NN

STM32推理流程

特征输入 · 模型推理 · 后处理（softmax

STM32推理流程

音频采集 · 特征提取 · 推理

系统集成音频采集

基于STM32F4的“是/否”关键词…

实战项目1STM32F4

基于STM32H7的低功耗关键词唤醒…

实战项目2STM32H7

多关键词识别与命令词扩展——模型调整…

实战项目3多关键词识别

常见问题与调试

音频采集噪声 · 特征提取误差 · 推理延迟

常见问题调试

DMA与双缓冲 · CPU频率调整 · 编译器优化

性能优化DMA

低功耗模式（睡眠 · 停止） · 事件驱动采集

功耗管理低功耗模式

鲁棒性提升

噪声环境下的识别 · 回声消除 · 自动增益控制（AGC）

鲁棒性提升噪声环境下的识别

评估与测试

准确率 · 召回率 · 实时性

与云端的协同

本地关键词识别与云端大模型结合 · 边缘计算与端云架构

云端的协同本地关键词识别

安全与隐私

本地处理优势 · 数据加密 · 模型保护

多麦克风阵列 · 声源定位 · 语音情感识别

扩展应用多麦克风阵列

开发环境与工具链

STM32CubeIDE · Keil · IAR

开发环境工具链

项目部署与维护

固件升级 · 日志记录 · 远程监控

项目部署维护

设计一个完整的智能语音控制设备（如语… · 涵盖所有模块

综合实战设计一个完整的智…

课程总结与进阶

知识回顾 · 常见误区 · 学习资源

课程总结进阶