Sound_monitor.c

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "hardware/adc.h"
#include "hardware/dma.h"
#include "inc\mqtt_lwip.h"
#include "Sound_monitor.h"

// Canal e configurações do DMA
uint dma_channel;
dma_channel_config dma_cfg;

// Buffer de amostras do ADC.
uint16_t adc_buffer[SAMPLES];

void init_mic_dma(){
  // Preparação do ADC.
  printf("Preparando ADC...\n");

  adc_gpio_init(MIC_PIN);
  adc_init();
  adc_select_input(MIC_CHANNEL);

  adc_fifo_setup(
    true, // Habilitar FIFO
    true, // Habilitar request de dados do DMA
    1, // Threshold para ativar request DMA é 1 leitura do ADC
    false, // Não usar bit de erro
    false // Não fazer downscale das amostras para 8-bits, manter 12-bits.
  );

  adc_set_clkdiv(ADC_CLOCK_DIV);

  printf("ADC Configurado!\n\n");

  printf("Preparando DMA...");

  // Tomando posse de canal do DMA.
  dma_channel = dma_claim_unused_channel(true);

  // Configurações do DMA.
  dma_cfg = dma_channel_get_default_config(dma_channel);

  channel_config_set_transfer_data_size(&dma_cfg, DMA_SIZE_16); // Tamanho da transferência é 16-bits (usamos uint16_t para armazenar valores do ADC)
  channel_config_set_read_increment(&dma_cfg, false); // Desabilita incremento do ponteiro de leitura (lemos de um único registrador)
  channel_config_set_write_increment(&dma_cfg, true); // Habilita incremento do ponteiro de escrita (escrevemos em um array/buffer)
  
  channel_config_set_dreq(&dma_cfg, DREQ_ADC); // Usamos a requisição de dados do ADC

  printf("Configuracoes completas!\n");
}

void Sound_level(char *buf, int len){
    printf("\n----\nIniciando leitura...\n----\n");

    // Realiza uma amostragem do microfone.
    sample_mic();

    float vrms = ADC_ADJUST(mic_power());  // converte RMS do ADC para volts (ajustado em relação a 1.65V)
    vrms = fabsf(vrms);                    // pega apenas a magnitude (sem sinal)

    float db = 20.0f * log10f(vrms / 3.3f);     // dBFS(decibeis em full scale) usando a voltagem máxima como referencia
    db = 1.1584f * db + 86.8105; //calibração empirica do dbFS, obtido com regressão linear(28 amostras)

    printf("Vrms: %.4f V | dBV: %.2f dB\n", vrms, db);

    char db_level[64];
    sprintf(buf, "%.2f", db);  //transforma variavel decibeis em uma string para ser publicada no mqtt 
}

/**
 * Realiza as leituras do ADC e armazena os valores no buffer.
 */
void sample_mic() {
  adc_fifo_drain(); // Limpa o FIFO do ADC.
  adc_run(false); // Desliga o ADC (se estiver ligado) para configurar o DMA.

  dma_channel_configure(dma_channel, &dma_cfg,
    adc_buffer, // Escreve no buffer.
    &(adc_hw->fifo), // Lê do ADC.
    SAMPLES, // Faz SAMPLES amostras.
    true // Liga o DMA.
  );

  // Liga o ADC e espera acabar a leitura.
  adc_run(true);
  dma_channel_wait_for_finish_blocking(dma_channel);
  
  // Acabou a leitura, desliga o ADC de novo.
  adc_run(false);
}

/**
 * Calcula a potência média das leituras do ADC. (Valor RMS)
 */
float mic_power() {
  float avg = 0.f;

  for (uint i = 0; i < SAMPLES; ++i){
    avg += adc_buffer[i] * adc_buffer[i];
  }
  
  avg /= SAMPLES;
  return sqrt(avg);
}