Этап 1. Системный подход

Черкашин Евгений Александрович, группа ЭВМ-91-2

Слайд 1. Границы системы

Назначение:
Цифровой микрофон для no-cut записи лекций, отдающий в надсистему аудиопоток и команды управления без драйверов и монтажа.

Внутри системы:

  • Микрофон, NE5532, PCM1808, RP2040
  • Кнопки, LED On AIR, прошивка

В надсистеме:

  • Linux + SimpleScreenRecorder, Xephyr
  • Публикация на YouTube/PeerTube
  • LLM-заметки, MQTT (для индикации)

Слайд 2. Надсистема и её требования

Надсистема задаёт интерфейсы:

  • USB Audio Class — иначе SSR не захватит звук
  • HID-клавиатура — управление записью через горячие клавиши
  • Без драйверов — Linux + SSR работают «из коробки»

Ключевое уточнение:
Управление записью — HID, а не MQTT. MQTT убран из микрофона.

Слайд 3. Unit — Interface — Protocol

Unit Interface Protocol
Микрофон Аналоговый выход Аналоговый
NE5532 Аналоговый вход/выход Аналоговый
PCM1808 I2S I2S (BCLK, LRCK, DATA)
RP2040: I2S I2S I2S, PIO+DMA
RP2040: USB Audio USB USB Audio Class
RP2040: HID USB USB HID
RP2040: VAD Внутренний Энергия + спектр
Кнопки / LED GPIO Опрос / прерывание

Слайд 4. Эмерджентные свойства

Проверка: исчезает ли при разборке?

Эмерджентные:

  • No-cut запись — только совместная работа VAD + HID + USB Audio
  • Отсутствие драйверов — USB Audio Class + HID стандартны
  • Индикация On AIR — связка «состояние → LED»
  • Управление без приложения — HID + горячие клавиши SSR

Аддитивные:

  • Снижение шума (NE5532 + PCM1808)
  • Частота дискретизации, разрядность

Слайд 5. Отрицательные эмерджентные свойства

  • Ложное срабатывание VAD — шум зала похож на речь → спектр + гистерезис
  • Конфликт HID — глобальные горячие клавиши → редкие комбинации
  • VAD только останавливает — возобновление вручную → осознанное решение
  • LED запаздывает — 1–5 сек допустимо по требованиям
  • Потеря синхронизации I2S — переполнение буфера → контроль overrun/underrun

Слайд 6. Тождественные элементы и инварианты

Тождественные элементы:

  • По функции: кнопка старт/стоп и HID-команда «стоп»; VAD и кнопка «стоп»
  • По интерфейсу: USB Audio и USB HID — оба USB
  • По протоколу: I2S — единственный канал PCM1808 → RP2040

Инварианты:

  • Аудиопоток не прерывается при управлении
  • VAD только останавливает
  • LED отражает состояние записи
  • HID = горячие клавиши SSR
  • USB Audio Class без драйверов

Слайд 7. Восемь аспектов

Аспект Содержание
Элементный Микрофон, NE5532, PCM1808, RP2040, кнопки, LED
Структурный Микрофон → NE5532 → PCM1808 → RP2040 → USB → ПК
Функциональный Захват, оцифровка, VAD, USB Audio, HID, индикация
Целевой No-cut запись лекции без монтажа
Ресурсный USB-питание, PIO+DMA, два ядра, GPIO
Интеграционный USB Audio + HID + I2S + GPIO на одном МК
Коммуникационный I2S, USB Audio/HID, GPIO
Исторический От аналога на NE5532 → к цифре с RP2040 и VAD

Слайд 8. Выводы

  • Границы системы определены: микрофон, аналог, АЦП, МК, кнопки, LED
  • Надсистема задаёт интерфейсы: USB Audio Class и HID
  • Ключевые эмерджентные свойства: no-cut, без драйверов, индикация
  • Отрицательные эмерджентные: ложный VAD, конфликт HID, задержка LED
  • Управление — HID, MQTT убран из микрофона
  • Следующий шаг: этап 2

Спасибо за внимание.