1. 系统概述
▫️设计目标
- 实现双电源输入（Type-C/电池）自动切换，5V（Type-C）/4.2V（电池）。
- 通过EC190708实现按键长按进行开关机。
- 集成 Ai-M61-32S Wi-Fi 6/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
🔹功能描述
- 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。
🔹设计要点
- 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：
| 5.1 | 200 |
| 4.7 | 250 |
| 4.3 | 300 |
| 4.0 | 400 |
| 3.7 | 500 |
| 3.4 | 600 |
| 3.1 | 667 |
| 2.8 | 800 |
| 2.5 | 1000 |
| 2.2 | 1200 |
- BAT 引脚需接 10μF 以上陶瓷电容；
- 升压电路设计：
- 采用升压 IC 型号：STI3508C；
- 反馈电阻计算：
，其中 =0.6V。（例：R1=110kΩ， R2=15kΩ → 5.00V）； - 电感选型：建议 2.2μH。
(点击查看) 参考电路：
- 常用电压推荐选型表：
| R1 (KΩ) | R2(KΩ) | C2 (uF) | L(uH) | |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 110 | 15 | 22 | 2.2~6.8 |
| 9 | 130 | 9.31 | 22 | 4.7~10 |
| 10 | 24 | 200 | 5.11 | 22 |
- 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）；
(点击查看) 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。
🔹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。
▫️ Ai-M61-32S 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：$RX0（RX） & TX0（TX）；
- 默认波特率：2000000。
- 离线语音通讯口：
- 接口：IO19（RX）& IO18（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 |
|---|---|---|
| 1 | GND | 电源地 |
| 2 | VDD33 | 3v3供电 |
| 3 | CHIP_EN | 模组复位引脚 |
| 4 | GPIO0 | 预留的 I2C 使用引脚：I2C_SCL |
| 5 | GPIO1 | 预留的 I2C 使用引脚：I2C_SDA |
| 6 | GPIO16 | SPI屏幕RS脚 |
| 7 | GPIO17 | DCX_SPI_SCL |
| 8 | GPIO12 | CSX_SPI_CS |
| 9 | GPIO14 | NC |
| 10 | GPIO15 | SPI_MOSI |
| 11 | GPIO18 | 离线语音芯片的串口 TX 信号 |
| 12 | GPIO19 | 离线语音芯片的串口 RX 信号 |
| 13 | GPIO10 | 引出的GPIO10 |
| 14 | GPIO13 | 引出的GPIO13 |
| 15 | GPIO11 | NC |
| 16 | GPIO3 | DVP_RSTB |
| 17 | GPIO20 | AI_LCD |
| 18 | GPIO4 | 外接Flash，不可用 |
| 19 | GPIO5 | 外接Flash，不可用 |
| 20 | GPIO6 | 外接Flash，不可用 |
| 21 | GPIO7 | 外接Flash，不可用 |
| 22 | GPIO8 | 外接Flash，不可用 |
| 23 | GPIO9 | 外接Flash，不可用 |
| 24 | USB_DP | USB_DP |
| 25 | USB_DM | USB_DM |
| 26 | GPIO23 | DVP_MCLK |
| 27 | GPIO2 | Boot控制引脚，上电高电平进入烧录模式 |
| 28 | GPIO24 | DVP_D0 |
| 29 | GPIO28 | DVP_HYSNC |
| 30 | GPIO26 | DVP_D2 |
| 31 | GPIO25 | DVP_D1 |
| 32 | GPIO27 | DVP_D3 |
| 33 | GPIO29 | DVP_VSYNC |
| 34 | GPIO30 | DVP_CLK |
| 35 | GPIO31 | DVP_D4 |
| 36 | TX0 | UART_TX |
| 37 | RX0 | UART_RX |
| 38 | GPIO32 | DVP_D5 |
| 39 | GPIO33 | DVP_D6 |
| 40 | GPIO34 | DVP_D7 |
▫️SPI 彩屏驱动电路
- 所选屏幕支持5V供电，使用IO2控制背光，实现软件控制亮度
- 插针设计，屏幕以插针的形式连接底板
▫️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-M61-32S 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 100nF 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（4.7KΩ+10uF）。
- 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；
(点击查看) 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 |
3.调试与测试
▫️电源测试项
| 测试点 | 预期值 | 允许误差 |
|---|---|---|
| TP4054 PROG | 0.5V (500mA) | ±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%。