GraftSense-基于 SNR9816 的人声语音合成模块（开放版）
GraftSense-基于 SNR9816 的人声语音合成模块（开放版）
GraftSense SNR9816 Human Voice Synthesis Module
目录
- 简介
- 主要功能
- 硬件要求
- 文件说明
- 软件设计核心思想
- 使用说明
- 示例程序
- 注意事项
- 联系方式
- 许可协议
简介
本模块是 GraftSense 系列基于 SNR9816 的人声语音合成模块，属于 FreakStudio 开源硬件项目。通过 UART 串口控制，实现文本转语音播报、语音提示输出与提示音播放，适用于电子 DIY 语音交互实验、智能设备语音提示演示等场景，为项目提供自然清晰的语音交互能力。
核心优势:集成度高、使用简单、语音自然清晰，严格遵守 Grove 接口标准，便于快速集成到主流开发平台。
主要功能
-
核心语音能力:
-
文本转语音合成:支持中英文混合文本，仅支持 UTF-8 编码，不支持繁体字与生僻字
- 播放控制:支持文本合成的暂停、恢复、终止操作
- 语音参数调节:
- 发音人:0=女声，1=男声
- 音量:0~9 级可调（0 最小，9 最大）
- 语速:0~9 级可调（0 最快，9 最慢）
- 音调:0~9 级可调（0 最低，9 最高）
- 提示音播放:内置 5 种系统铃声、5 种信息提示音、5 种警示音
-
通信能力:
-
串口 UART 通信（默认波特率 115200，8N1 格式），主机模式（MCU RX 对应模块 TX，MCU TX 对应模块 RX）
-
配置能力:
-
语音参数通过插入控制文本（如
[v9]表示音量 9）实现实时调节 - 支持状态查询，判断芯片空闲/忙碌状态
硬件要求
模块接口
| 接口类型 | 引脚定义 | 连接说明 |
|---|---|---|
| UART 通信 | MRX（模块接收） | 对应 MCU TX 引脚 |
| MTX（模块发送） | 对应 MCU RX 引脚 | |
| 喇叭接口 | SPK+、SPK- | 外接扬声器，支持两种配置: • 3.3W（4Ω 喇叭，VDD=5V） • 5.4W（2Ω 喇叭，VDD=5V） |
| 电源 | VCC | 5V 供电 |
| GND | 接地 |
使用规范
- 编码要求:所有串口发送的待发音文本必须是 UTF-8 编码，模块仅支持中文版 UTF-8 编码
- 喇叭选择:根据实际电源选择喇叭，避免功率不匹配导致模块损坏
- 文本限制:不支持繁体字和生僻字，避免发音异常
文件说明
| 文件名称 | 功能描述 |
|---|---|
snr9816_tts.py |
SNR9816 驱动核心类，封装协议帧发送、状态查询、语音合成、播放控制与参数调节等业务逻辑 |
main.py |
示例测试程序，演示模块初始化、参数设置、提示音播放、文本合成与播放控制的完整流程 |
软件设计核心思想
-
分层架构:
-
驱动层（
snr9816_tts.py）:专注于串口协议帧的底层处理，封装所有指令与响应逻辑，提供统一的上层接口 - 应用层（
main.py）:基于驱动层实现具体场景（如参数设置、文本播报、提示音播放） - 协议帧解析:严格遵循设备协议，核心帧结构为:
帧头(0xFD) → 数据长度(大端 2 字节) → 命令字 → 编码标识(0x04=UTF-8) → 数据 → CRC（模块内部处理）
3. **状态管理**:通过 `query_status()` 方法查询芯片状态（IDLE/BUSY），避免指令冲突
4. **参数控制**:语音参数通过插入特定控制文本（如 `[m1]` 表示男声，`[s5]` 表示语速 5）实现，无需额外指令，简化操作
---
## 使用说明
### 1. 硬件连接
- **UART 接线**（以 Raspberry Pi Pico 为例）:
- 模块 MTX → MCU RX（GP1）
- 模块 MRX → MCU TX（GP0）
- 模块 VCC → 5V，模块 GND → GND
- **喇叭接线**:SPK+、SPK- 连接扬声器，根据电源选择 4Ω 或 2Ω 喇叭
### 2. 初始化流程
```python
from machine import Pin, UART
import time
from snr9816_tts import SNR9816_TTS
# 初始化UART0（波特率115200，8N1）
uart = UART(0, baudrate=115200, bits=8, parity=None, stop=1, tx=Pin(0), rx=Pin(1))
# 创建TTS实例
tts = SNR9816_TTS(uart)
3. 核心操作
（1）查询状态
status = tts.query_status()
if status == SNR9816_TTS.IDLE:
print("芯片空闲，可执行操作")
elif status == SNR9816_TTS.BUSY:
print("芯片忙碌，无法执行操作")
（2）设置语音参数
# 设置男声
tts.set_voice(1)
# 设置最大音量（9级）
tts.set_volume(9)
# 设置最慢语速（9级）
tts.set_speed(9)
# 设置最高音调（9级）
tts.set_tone(9)
（3）播放提示音
# 播放第1种系统铃声
tts.play_ringtone(1)
# 播放第3种信息提示音
tts.play_message_tone(3)
# 播放第5种警示音
tts.play_alert_tone(5)
（4）文本合成与播放控制
# 合成文本（UTF-8编码）
tts.synthesize_text("欢迎使用SNR9816语音合成模块，支持中英文混合播报。")
# 暂停合成
tts.pause_synthesis()
# 恢复合成
tts.resume_synthesis()
# 停止合成
tts.stop_synthesis()
示例程序
完整示例代码见 main.py，核心功能包括:
- 设备初始化与状态校验
- 依次设置发音人、音量、语速、音调
- 循环播放 5 种系统铃声、信息提示音、警示音
- 合成带发音细节控制的文本（如指定多音字发音）
- 支持暂停、恢复、停止合成操作
# 核心文本合成示例（带多音字控制）
tts.synthesize_text("欢迎使用我司的TTS语音合[w0]成测试模块。请注意以下发音细节:这个要[=yao1]求很重[=zhong4]要[=yao4]。（避免“要[yao]求”和“重[chong]要”的错误发音）本次会议共有[n1]25人参加。")
注意事项
- 编码要求:所有待合成文本必须是 UTF-8 编码，否则会出现乱码或无法发音
- 文本限制:不支持繁体字和生僻字，多音字可通过
[=拼音]控制发音（如要[=yao1]求） - 硬件匹配:喇叭功率需与电源匹配（3.3W/4Ω 或 5.4W/2Ω），避免模块过载损坏
- 状态检查:执行合成或播放操作前，建议先查询芯片状态，避免指令冲突导致异常
- 电源稳定:模块对电源稳定性要求较高，建议使用稳压 5V 电源，避免电压波动影响语音质量
联系方式
如有问题或技术支持，请联系:
- 作者:hogeiha
- 项目仓库:FreakStudioCN
许可协议
MIT License
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