一、摘要

随着社会的飞速发展，智能化产品层出不穷，产品设计越来越人性化。能够看到的变化有从半自动、全自动到远程操作控制的手动操作，再到人工智能的人机交互，产品的使用越来越方便，让一些不方便操作或者不敢操作的人群也能便捷快速的使用智能产品。

唯创电子新推出的语音识别芯片WTK6900H系列，具有低成本、高可靠性、通用性强的特点。在语音技术上实现了高可靠的唤醒识别率、更远距离的唤醒、误唤醒率更低、更丰富的语音控制指令条数、更强的抗噪音能力、更快的响应识别时间。

芯片应用案例：电动窗帘识别声卡项目，下边将一一介绍。 

二、概念阶段

    2.1、产品名称：电动窗帘识别声卡

2.2、该产品功能定义属于客户需求：

A、识别率：95%；

B、识别距离：6-8米；

C、语言：普通话；

D、唤醒词：小蜂管家、小猫咪、小可爱等等；

E、指令词：打开机器、关闭机器、向上一点、向下一点……

F、状态指示：正常状态慢闪两下熄灭，异常状态下快闪五下熄灭；

G、控制方式：UART串口通讯，串口电压3.3V；

H、音量：1米距离测试75dB，10级音量可调；

I、遥控功能：恢复出厂设置、遥控器配对、方向设置等；

J、供电范围：4~5V；

K、远程升级功能：蓝牙通讯；

L、与APP通讯功能：蓝牙通讯；

M、附件结构图附件。

三、功能实现

3.1、方案选型

通过需求清单来看，芯片需要具备有蓝牙功能、串口通讯功能、语音识别功能、IO口控制2个。IO口需求不多，结构空间足够，综合需求，确定采用WTK6900H-24SS语音识别芯片来设计这个项目。

3.2、系统框图

3.3、硬件设计

    A、原理图设计

B、PCB设计

3.4、软件设计

A、UART串口控制协议

标准UART异步串口接口，属于3.3V TTL电平接口。通讯数据格式是：起始位：1位；数据位：8位；奇偶位：无；停止位：1位。使用电脑串口调试助手，需要正确设置串口的参数，设置如图：

注意：“长度”是指长度+扩展码+命令码+词条ID+校验和的长度，“累加和校验”是指长度+扩展码+命令码+词条ID的累加和的低字节。

B、程序代码

            略！（暂不对外公开）

C、词条

四、设计注意事项

4.1、元件、结构干涉：

A、咪头（MIC）应远离振动源，环境的振动会使得咪头有持续的波形输出，此波形覆盖了人声音，而导致语音芯片采集不到正确的音频数据。

B、咪头必须在声源输入位置开孔，且防止被过渡遮挡，而影响识别效果。

4.2、PCB步局、走线

A、模拟地应采用电感、磁珠或者0欧电阻与数字地进行隔离，且从电源的输入地分支走线；

B、咪头电路应远离高频信号干扰，避免误识别或者无法识别等问题；

4.3、原理图设计

A、如果项目对待机功耗有要求时，请加入按键开关、三极管与MOS管电路，再通过软件设计实现自锁；也可以通过待机功耗低的MCU来控制WTK6900H系列芯片的电源开关。

B、WTK6900H芯片的UART串口电压为3.3V，如果项目有采用上下位机通讯，且其中一个MCU的串口电压为5V时，需要加入转换电路，如，在TX、RX线路中串入220欧至470欧的电阻，也可以采用三极管电路进行转换。

五、WTK6900H-24SS芯片介绍

5.1、内核和存储

A、高性能32位内核，主频 240MHz，支持硬件浮点运算；

B、内置 1MB SPI FLASH；

5.2、AI 算法   

A、离线语音识别，采用最新的神经网络算法，具有识别精准，误判率低等优势，5 米远场可靠识别；

B、语音降噪算法：过滤掉稳态噪声、对动态噪声也有很好的抑制作用，噪音下也可准确识别；

C、音频解码：支持 MP3，WAV 音频解码；

5.3、音频

A、两通道 16 位 DAC，SNR> = 95dB；

B、单通道 16 位 ADC，SNR> = 90dB；

C、采样率支持 8KHz / 11.025KHz / 16KHz / 22.05KHz / 24KHz /32KHz / 44.1KHz / 48KHz；

D、DAC 支持直推式输出；

5.4、电源

A、VCC 为 3.3V 至 5.5V；

B、VOUT 为 2.2V 至 3.4V；  

5.5、蓝牙

A、符合蓝牙 V5.1 + BR + EDR + BLE 规范；

B、满足 Class1 class2 和 class3 传输功耗需求；

C、支持 GFSK 和 π/ 4 DQPSK 所有包装类型；

D、提供+ 6dbm 发射功率；

E、具有-90dBm 灵敏度的接收器；

F、快速 AGC 可增强动态范围；

G、支持 a2dp \ avctp \ avdtp \ avrcp \ hfp \ spp \ smp \ att \ gap \ gatt \ rfcomm \ sdp \ l2ca 配置文件；

5.6、外设

A、四个多功能 16 位定时器，支持捕获和 PWM 模式；

B、两个16 位 PWM 驱动发生器；

C、一个全双工基本 UART；

D、一个 SPI 接口支持主机和设备模式；

E、所有 GPIO 上的外部唤醒/中断；

5.7、工作温度

A、工作温度：-40℃至+ 85℃；

B、储存温度：-65℃至+ 150℃；

5.8、应用领域

A、智能家电（生活电器、健康家电、厨房家电等）

B、智能卫浴、智能照明、智能机电、智能家居。

C、智能玩具；

六、衍生功能思考

广州唯创电子电子有限公司致力于为客户解决问题，让设计产品更简单，让用户使用产品更轻松为目标，我们一直在持续不断努力进步着。

通过，客户定制的电动窗帘识别声卡项目，唯创电子将WTK6900H语音识别芯片做更多的定义并成为标准品，这样能为客户设计产品节约更多的时间，节约更多的成本，同时为客户减轻芯片缺货的困扰。如右图所示的WTK6900H-32N芯片，IO口比较多，可以用一颗芯片主控芯片的电路来实现客户定制的产品功能，这样一来，客户是不是更简单了呢。    

七、芯片标准模块展示

    为了更好的服务好客户，更快的验证项目功能，唯创电子除了开发芯片外，还设计推出了标准模块。

7.1、模块原理图

7.2、模块小系统

7.3、模块相关参数

    A、电源供电范围：3.3-5V  500mA；

    B、预留标准UART串口；

    C、预留程序烧写接口；

    D、预留了LED状态显示；

    E、预留有三个IO口，客户可以根据需要来定义功能；

    F、预留SPI接口，根据客户语音内容容量来外接合适的FLASH芯片；

    G、预留外接4R3W喇叭负载的接口；

    H、预留DAC接口，用来满足特殊客户需要，如，对音量要求更大，需要外接3W或以上功率喇叭时，客户可以外接合适的功放电路；

    I、预留外接咪头（MIC）接口；

7.4、模块尺寸

    模块大小为21.21*18.24*3.35MM±0.3MM,引脚间距为2.0MM，尺寸定义如图所示：

单位：mm 

八、结语

唯创电子作为一家专注于语音技术研究的高新技术企业，始终坚持以“服务好工程师”为目标，以行业语音交互器件标准化为方向，致力于让复杂变简单，提供快捷的语音、智能物联网应用解决方案。WTK6900H系列语音识别芯片、WT2003H系列、WT588F系列语音芯片、数码管/LED显示却动、温湿度检测等WT2003H/WT588F传感功能拓展语音芯片应用设计方案，在智能闹钟、智能水杯、雾化器等消费电子行业领域内已有成熟的应用案例。消费类电子产品应用是公司重要的发展领域，未来，唯创电子将在更多行业推出标准化语音芯片，进一步提升工程师的设计体验，为消费类电子行业标准化赋能。