串口与电控通讯的纯离线语音+蓝牙方案¶
新用户建议先查看 ☞新手指南，了解开发的基础知识，再查看该文档。
1 概述¶
离线语音在各类产品上的使用越来越多，这为原有的非智能产品增加了能听会说的“耳朵”和“嘴巴”，提升了用户体验。针对市场上的具备蓝牙控制和音乐播放的产品，我司在其基础上增加了离线语音控制功能，推出了一套硬件方案。该方案采用语音芯片的串口和电控进行串口通讯，其优点如下：
- 快速开发和验证：只需要在原有产品上增加麦克风孔和语音硬件部分，产品不用重新进行完整的软硬件设计，可以快速进行开发和验证；
- 应用灵活：该方法可以灵活应用在多个产品上，不同的产品只需要修改串口协议和语音命令词即可。
我司为该类应用专门准备了标准模块，该模块已集成了蓝牙芯片，用户可以避免自己对接蓝牙，不用考虑蓝牙的开发和可能遇到的各种问题，用户产品直接选用后可以为产品的快速出货提供保障。
2 方案优势¶
我司目前已经迭代了多代芯片，在离线语音领域有很强的优势，我司的语音方案部分特点如下：
- 识别响应快：一般在0.2~0.8s内完成；
- 高识别率：识别率 > 95%；
- 高可靠性：芯片方案已通过双85，EMC测试等，可以满足格力、美的等家电巨头的高质量要求；
- 资料成熟：具有完整的软件、硬件、结构设计方案资料，可以为用户节省开发周期，降低开发难度；
- 便捷定制：可以采用我司语音AI平台进行便捷开发，可快速灵活定制唤醒词和命令词，不需用户提供语料；
- 播放打断：在播放蓝牙音乐时，可以随时进行唤醒打断（支持AEC功能）。
该方案蓝牙部分功能特点如下：
- 音乐播放：支持播放手机、平板、电脑或者其它具备蓝牙媒体功能的设备传输的蓝牙音乐；
- 通话功能：支持通过蓝牙语音拨打电话；
- 小程序控制：支持手机通过微信小程序或者APP对产品进行蓝牙无线控制。
目前该方案已广泛在各种领域中得到量产应用，如风扇，取暖桌，茶吧机，照明等。
如需了解更多我司芯片方案的信息，欢迎通过以下方式和我司联系。
商务电话：028-61375925 或 18161228763
3 方案介绍¶
如果您是首次接触语音方案，建议先看产品设计完整流程 ☞产品方案开发流程。
本部分内容重点介绍方案设计中的框图，模块及结构的注意事项。
3.1 方案框图¶
该方案的应用框图如下：
上图中一些注意事项说明如下：
- 离线控制：语音蓝牙模块与电控模块需要4根线的串口连接，语音模块根据产品电控的状态进行语音播放，产品的本身控制仍由电控模块完成；
- 蓝牙播放及通话：由语音芯片与蓝牙芯片通讯完成；
- 手机控制：由手机APP或者微信小程序通过语音蓝牙模块将信息发给电控，由电控进行设备的控制。
语音模块与电控模块通过串口进行信息交互，主要有两种方式，一种为语音模块主动播放，同时将信息发电控模块；另一种为语音模块被动播放，其分别描述如下：
3.2 串口通讯方式¶
语音模块主动播放
主动播放方式主要执行以下动作：
- 识别到词条；
- 主动播放反馈声音；
- 将此条信息串口告知电控模块；
- 电控模块执行动作。
优点：控制方式简单，由语音模块单向输出信息给电控模块。
缺点：无法根据产品目前情况及电控板控制的按键情况进行语音反馈。
语音模块被动播放
被动播放方式主要执行以下动作：
- 语音模块识别到词条；
- 将词条信息串口告知电控模块；
- 电控模块执行相关动作；
- 告知语音模块需要播放的内容；
- 语音模块根据电控模块反馈进行播放。
优点：语音模块根据电控模块的状态进行播放对应内容，可以进行最合适的反馈，体验感好；电控模块通过按键或者遥控进行控制，语音模块也可以进行状态播放。
缺点：电控的MCU芯片需要少量的代码开发工作，开发周期略长于主动播放方式。
3.3 硬件选型¶
针对该方案，我司有多款标准模块可以支持，用户可以点击 ☞硬件选型指南 查看并选择合适的模块，注意支持该功能的标准模块的主芯片为CI110X系列芯片和CI13XX系列芯片。此处列举一些可用于此方案的模块，如下：
从快速开发角度考虑，推荐用户直接使用我司的以下标准带端子模块，三个模块的外围应用完全兼容，功能区别如下：
- CI-B02GS04J-BT2：支持蓝牙音乐功能；上下曲切换、暂停播放、继续播放等；
- CI-B02GS10J-BT：支持蓝牙音乐，小程序控制；
- CI-B02GS15J-BT：支持蓝牙音乐，小程序控制，蓝牙通话（电话接听及挂断，电话呼叫及保存号码）。
该类模块应用中要注意以下注意事项：：
- 蓝牙播放耗电较大，该标准模块的输入供电能力至少需要大于1000mA，选用的喇叭较大时，还需要适当的增大供电电流；
- 端子串口为支持5V电平，5V串口通信时可以不用增加电平转换电路。
3.4 SDK包说明和模块串口通讯协议¶
我司为用户提供了本方案完整的SDK包，用户可以到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取相关SDK开发包。该SDK开发包为：CI110X_BT_sample_SDK_ASR_Offline_V1.5.7-20220520.rar 或者更新版本。
模块与蓝牙的通讯协议已经默认做好，用户无需修改，模块和电控的串口通讯建议使用我司标准协议，具体格式请参考 ☞串口协议 。
注意：
- 不同的领域，建议选用不同的声学模型，详情可以在制作模型时的列表中看到，如下：（注意相关模型的代码配置建议）；
- 串口通讯的默认参数设置为：
- 波特率：9600
- 停止位：1
- 数据位：8
- 奇偶校验：无
- 代码中通过判断 “命令+语音ID”获取是什么指令和功能；
- 发送的串口信息建议要检查完整性。
4 产品结构¶
在离线语音方案中，产品的结构设计非常重要，麦克风和喇叭的位置会直接影响用户体验。本部分内容重点描述麦克风和喇叭的结构设计，以保证整机成品的识别效果。
特别注意：
- 为保证识别效果及AEC打断效果，喇叭与麦克风需尽量远离（至少距离10CM）并且减少同向的情况；
- 如果用户未使用我们标准模块而是自行设计硬件，请详细参考 ☞回声消除使用说明文档，再进行方案设计，并且注意板子上预留IIS接口，如有问题请及时联系我司获取技术支持。
4.1 麦克风结构设计注意事项¶
- 建议选择-32dB±3dB，信噪比大于70dB以上，性价比高的全向模拟麦克风；
- 若产品的震动比较大，选择较厚的麦克风胶套减缓震动，可减小对识别效果的影响；
- 某些应用场景，容易积水或积灰，这时需要选择防水防尘的麦克风（与麦克厂商沟通提供）；
- 麦克风头为敏感器件，禁止直接点热溶胶；
- 将麦克风完全插入固定孔内部，避免歪斜，拾音孔中心孔对准麦克风的中心；
- 选择符合环保RoHS要求的RTV硅胶，推荐常用的硅胶有703/704/737等，或其它有机材料、单组分室温固化硅胶等；
- 多数硅橡胶灌胶厚度小于3mm以内实温完全固化时间为8 ~ 12小时，灌胶厚度 > 3mm以上完全固化时间更长，可分层多次浇灌，确保完全固化稳定密封；
- 生产工艺可把固定麦克风工序提前，另外特别注意麦克风接线在重力拉扯下，未完全固化前容易导致麦克风扯歪，也需注意将麦克风插线固定好。
4.2 喇叭结构设计注意事项¶
- 考虑到音质，喇叭功率不能太小，建议选用1W以上喇叭，带音腔的喇叭效果会更好一点，同时注意硬件板上的功放驱动能力要匹配喇叭型号；
- 喇叭放置位置以美观及结构布局方便为主，但注意尽量避免和麦克风放在同一位置；
- 不带音腔喇叭可以在结构上做一个音腔密封后能增大音量输出；
- 为保证AEC效果，喇叭最好选择失真小的喇叭。
下图是一个喇叭规格及开孔的建议。
5 相关参考资料列表¶
| 编号 | 参考资料描述 | 获取方式 |
|---|---|---|
| 1 | 标准蓝牙离线SDK CI110X_BT_sample_SDK_ASR_Offline_V1.5.7-20220520 |
请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 2 | 芯片和模块的选型指南 | 请点击 ☞硬件选型指南 查看 |
| 3 | 芯片硬件设计方法参考 | 请点击 ☞硬件设计参考 查看 |
| 4 | 麦克风和喇叭器件选型 | 请点击 ☞外围器件兼容列表 查看 |
| 5 | 产品结构设计 | 请点击 ☞产品结构设计 查看 |
| 6 | 软件开发方法和标准SDK说明 | 请点击 ☞软件开发 查看各部分内容 |
| 7 | 产品识别性能测试方法 | 请点击 ☞识别效果测试 查看 |
| 8 | 生产测试的方法 | 请点击 ☞生产测试 查看 |
用户如遇到使用问题，请到启英泰伦语音AI平台上提交技术工单，或直接联系我司技术人员获取协助。