💡温馨提示:本教程同时适用于 Ai-WV01-32S模组
1. 系统概述
▫️设计目标
- 实现双电源输入（Type-C/电池）自动切换，支持 5V 系统供电。
- 集成 Ai-WB2-12F Wi-Fi/BLE 模组实现无线通信。
- 通过 VB6824 离线语音芯片实现离线语音唤醒和打断，支持音频采集、播放及 ACE 回声消除。
▫️整体架构框图
2. 模块设计规范
▫️电源模块
- 双电源输入：Type-C（5V）与锂电池（3.7V）自动切换，优先使用 Type-C 供电；
- 充电管理：TP4054 实现锂电池恒流/恒压充电，最大充电电流 500mA；
- 升压输出：电池供电时通过升压芯片（如 STI3508C）输出 5V 系统电压；
- 降压输出：由 5V 降压为 3.3V 给模组和语音芯片供电。
🔹功能描述
- TP4054 关键参数：
- 充电电流设定：
（例：R=5KΩ → 200mA），亦可参考下表进行配置。
- 充电电流设定：
| 1.66 | 600 |
| 2.0 | 500 |
| 2.5 | 400 |
| 3.3 | 300 |
| 5.0 | 200 |
| 10 | 100 |
- BAT 引脚需接 10μF 以上陶瓷电容。
🔹设计要点
- 升压电路设计：
- 采用升压 IC 型号：STI3508C；
- 反馈电阻计算：
，其中 。（例：R1=110KΩ， R2=15KΩ → 5.00V）； - 电感选型：建议 2.2μH。
参考电路：
- 常用电压推荐选型表：
| R1(KΩ) | R2(KΩ) | C2(uF) | L(uH) | |
|---|---|---|---|---|
| 5.0 | 110 | 15 | 22 | 2.2~6.8 |
| 9 | 130 | 9.31 | 22 | 4.7~10 |
| 12 | 130 | 6.8 | 22 | 10 |
| 24 | 200 | 5.11 | 22 | 10 |
- 降压电路：
为什么有升压还要降压？
答：升压的目的是确保功放芯片在电池供电情况下，能保持供电稳定，从而保持音质一致。 降压电路主要是为了给 WiFi 模组和音频芯片供电。
- DC/DC 芯片信号：RT8059；
- 反馈电阻计算：
，其中 =0.6V，例如(R1=68KΩ，R2=15KΩ → 3.32V);
参考电路：
- 电源切换逻辑：
- Type-C 插入时，通过 MOS 管（如 AO3401）切断电池供电路径。
🔹布局建议
- 电池充电电路：电池充电电路需靠近电池，并远离其他电路，避免干扰；
- 降压电路：降压电路需靠近降压芯片，并远离其他电路，避免干扰；
- 电源滤波：电源滤波电容需靠近电源芯片，并靠近负载，避免干扰。
▫️接口定义
| 引脚/网络名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| USB_5V | 输入 | Type-C 5V 电源输入 |
| BAT+ | 输入/输出 | 锂电池正极（3.7V） |
| VCC_5V | 输出 | 系统主电源（5V±5%） |
| VCC_3V3 | 输出 | 模组和语音芯片供电电源（3.3V ±5%） |
▫️布局建议
- 热管理：TP4054 与升压芯片需远离敏感模拟电路，接地散热焊盘充分覆铜；
- 去耦电容：VCC_5V 和 VCC_3V3 输出端并联 10μF 电解电容 +0.1μF 陶瓷电容。
▫️AiWB212F 模组
🔹功能描述
- 提供 Wi-Fi/BLE 双模无线连接，通过 UART 与主控通信；
- 工作电压：3.3V@500mA 峰值。
🔹设计要点
- 电源设计：
- 推荐 DC/DC 芯片：RT8059，输入需≥4V，输出 3.3V；
- 退耦电容：10μF+0.1μF 靠近模组 VCC 引脚。
- UART 接口：
- LOG 日志：
- 接口：RXD\TXD；
- 默认波特率：2000000。
- 离线语音通讯口：
- 接口：IO3（RX）\IO4（TX）；
- 默认波特率：2000000。
- LOG 日志：
- 天线布局：
- PCB 天线区域禁止覆铜，周围≥5mm 净空区。
模组接口定义：
| 引脚序号 | Pin | 引脚名称 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 2 | IO11 | I2C_SDA | 预留的 I2C 数据引脚 |
| 3 | EN | 模组复位引脚 | 模组复位引脚 |
| 4 | IO12 | I2C_SCL | 预留的 I2C 使用引脚 |
| 6 | IO17 | 预留的状态指示灯控制引脚 | 预留的状态指示灯控制引脚 |
| 7 | IO3 | 离线语音芯片的串口 RX 信号 | 离线语音芯片的串口 RX 信号 |
| 8 | VCC | 3.3V 供电 | 3.3V 供电 |
| 15 | GND | 电源地 | 电源地 |
| 16 | IO4 | 离线语音芯片的串口 TX 信号 | 离线语音芯片的串口 TX 信号 |
| 19 | IO5 | 预留的 WS2812 数据引脚 | 预留的 WS2812 数据引脚 |
| 21 | RXD | LOG 串口的 RX 信号 | LOG 串口的 RX 信号 |
| 22 | TXD | LOG 串口的 TX 信号 | LOG 串口的 TX 信号 |
| 23 | BOOT | 烧录控制引脚，高电平进入烧录模式 | 烧录控制引脚，高电平进入烧录模式 |
3. 离线语音模块（VB6824+8002A）
▫️功能描述
- VB6824 实现语音唤醒词识别与音频编解码，通过 UART 与 Ai-WB2-12F 交互
- 8002A 功放驱动 8Ω/2W 喇叭，支持 PWM 输入
▫️设计要点
- 音频电路：
- VB6824 与 8002A 间串联 200nF 隔直电容
- 喇叭走线需加粗（≥0.5mm），避免平行于数字信号线
- 麦克风设计：
- 建议使用全向极柱体全向麦克风，灵敏度 -29dB ±3dB
- 麦克风电源需 RC 滤波（2.2KΩ+22pF）
- AEC 回声消除：
- 喇叭输出引脚（DACR）串联 0.1uF 电容和 5.1KΩ电阻接入 PA1 和 PA0
参考电路：
- 功放配置：
8002A 放大倍数设置：Avd= 2×(Rf/Ri)（默认 Rf=30K，Ri=10K，放大倍数6倍）。
VB6824 主要接口定义：
| 引脚序号 | 引脚名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | USBDM | 烧录与 LOG 引脚 |
| 2 | USBDP | 烧录与 LOG 引脚 |
| 3 | PA1 | AEC 回声消除采集引脚 |
| 4 | PA0 | AEC 回声消除采集引脚 |
| 5 | PC7/MIC_BIAS | 麦克风驱动引脚 |
| 6 | MIC | MIC 输入接口 |
| 11 | DACR | 音频信号输出引脚，输出给音频功放芯片 |
| 14 | PB10 | 通讯串口的 RX 信号 |
| 15 | PB9 | 通讯串口的 TX 信号 |
| 17 | PB5 | 功放控制信号 |
4. 调试与测试
▫️电源测试项
| 测试点 | 预期值 | 允许误差 |
|---|---|---|
| TP4054 PROG | 0.5V | ±5% |
| VCC_5V | 5.0V | ±3% |
| DC/DC 输出 | 3.3V | ±2% |
▫️语音模块验证
- 唤醒测试：距离 30cm，信噪比≥15dB 时唤醒率＞95%；
- 音频失真：1KHz 正弦波输出 THD＜1%。