离线语音USB Dongle空调遥控器主控方案¶
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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。我司的智能语音芯片，既可以用串口和电控板对接的方式快速为产品增加语音功能，也可以作为部分产品的主控芯片，以兼具更小的空间及更低的成本。
该主控方案具备以下特点：
- 单芯片实现：采用我司的芯片直接进行相关的外设的控制，替换原来的MCU；
- IO资源多：每一代的芯片都具备20个以上的IO可以使用，方便控制各类外设；
- 降低成本：采用主控方案相比串口和电控通讯的方案，成本更进一步的降低。
本内容以离线语音空调插座为例，进行主控方案的描述。目前空调产品的控制方式有以下几类：
- 遥控控制：采用红外遥控或者蓝牙遥控，但遥控器有时不好找；
- 手机APP控制：每次控制需要打开手机APP，需要联网，同时与其适配的空调插座需配网，操作较为繁琐；
- 智能音箱控制：通过如天猫精灵等智能音箱直接控制，相对方便，但音箱需联网状态下才可使用，识别时有隐私安全问题，网络延时大时控制的实时性不好；
- 已经购买好了只能用以上功能控制的空调，若想重新更换带语音的空调，成本较高并且更换繁琐。
为解决上述控制的痛点，我司开发了离线语音USB Dongle空调遥控器，可以用较低的成本，实现将传统空调改造成语音控制的空调。
2 方案优势¶
我司离线语音USB Dongle语音遥控器相对传统手机APP控制方案，可让让用户直接通过语音控制空调设备，替换传统遥控器或按钮控制，该方案有以下优势：
- 离线语音USB Dongle语音遥控器拥有极低的成本优势；
- 支持市面95%以上的空调型号，通过USB供电接口，秒变智能语音空调，USB供电接口支持电脑USB接口，充电宝USB接口，手机充电头USB接口等；
- 可以直接使用语音控制空调，且无需联网，自然方便，识别率可达95%以上；
- 空调遥控器3秒一键极速匹配；
- 内置多家空调码库，无需额外红外芯片；
- 语音控制响应快，一般在0.2~0.8s内完成；
- 可远场识别，安静情况下可达10米；
- 整套产品技术已成熟，具有完整的软件、硬件、结构设计方案，节省开发周期，降低开发难度；
- 配合我司语音AI平台开发，可灵活定制唤醒词和命令词，不需要再专门收集语料训练。
一个语音USB Dongle语音遥控器的控制使用效果图如下：
3 USB Dongle 空调遥控器设计方案介绍¶
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。如果您是希望快速的完成整套方案，建议使用串口与电控通讯方案进行对接 ☞串口与电控通讯的纯离线方案。
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。该方案我司已经标准化，可以直接从文档中心下载相关的软硬件，无需修改就可以进行量产。
3.1 方案特点¶
针对该产品领域，我司开发了一款通用、便携、低功耗高性能的语音识别模块，型号为CI-C22SS02U，主芯片为CI1122。
该方案具有以下特点：
- 体积小巧，长宽为57mm×19mm，采用标准USB供电方式，工作电压为4.5V-5.5V，板载蜂鸣器，红外发射管，红外接收管，麦克风，模块插入USB供电设备即可正常工作；
- 主芯片支持离线神经网络计算，支持单麦克风降噪增强，360度全方位拾音，可抑制环境噪音，保证嘈杂环境中语音识别的准确性。使用本模块进行离线语音识别不依赖网络，时延小，性能高，可实现97%以上的高识别率，10米超远距离识别，响应时间最快达到0.2S。
3.2 硬件设计参考¶
CI-C22SS02U模块的一个硬件参考线路图及IO使用情况见下图和附件，用户可以使用CI1122芯片按照相同的使用方式设计硬件电路，可以方便的搭建整套离线语音USB Dongle空调遥控器方案。
如下图所示，模块形状为长方形，尺寸为57mm×19mm，PCB板厚为2.0mm，模块最高度为8.8mm，用户可根据此尺寸设计结构。
3.3 主控方案SDK包说明¶
我司为用户基于上述硬件设计，提供了完整的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。
本SDK包有以下功能点：
- 控制方式：通过语音控制空调，替换传统遥控器控制或其它方式；
- 控制功能：支持直接命令空调温度、制冷、加热、送风等常用模式；
- 一键匹配：支持按遥控器上面的电源键对所有的按键功能匹配。
3.4 固件烧录¶
用户可以将制作完成的固件烧录到模块中测试并使用，烧录步骤如下：
3.5 烧录前准备工作¶
用户要烧录模块前，需要准备一下物品：
- 待烧录的模块；
- USB转串口工具；
- 固件烧录工具（pack_update_tool.exe）；
- 固件信息（*.bin格式的文件）；
- 杜邦线若干；
3.6 硬件连接并烧录¶
以上图的USB转串口工具为例，在烧录前需要先将USB转串口工具的串口收发引脚分别和模块对应的引脚连接起来，（注意USB转串口的RXD和TXD分别对应模块的TX和RX）接着，模块的PG_EN连接USB转串口3.3V，模块接入USB电源输出。模块烧录的接线图如下图所示。
打开固件烧录工具（该工具可以在SDK开发包中CI110X_SDK\tools目录找到PACK_UPDATE_TOOL.exe），根据芯片选择对应的型号，点击固件升级按钮，选择制作好的固件文件，并找到对应的电脑分配给USB转串口工具的串口端口号。准备工作就绪后，通过瞬间上电时短接PG_EN和旁边的引脚（拉高PG_EN管脚的电平）进入编程模式，此时可下载固件。如果遇到USB转串口工具在电脑上无法识别，请在电脑装上相应的驱动。
3.7 烧录后功能测试¶
固件烧录成功后，建议对模块进行功能测试，以验证烧录固件是否成功。功能测试时，通过USB给USB Dongle空调遥控器供电，通过上电有无”滴滴”声判端是否上电成功，同时用唤醒词和命令词测试是否能正常唤醒和识别，如果均能正常工作，则功能正常，烧录成功；否则，烧录失败，需进一步探其原因。空调命令词和匹配命令词见离线USB Dongle空调遥控器使用说明书。
3.8 使用中可能出现的问题和解决方法¶
如模块不能烧录并更新固件，请检查以下操作点：
- 模块上电前是否已拉高PG_EN管脚（按上文3.5.2节描述和旁边的管脚短接）；
- 串口管脚是否接对，TX和RX是否有接反，电脑端USB转串口工具驱动是否正常，PC端烧录工具是否选择了正确的串口号；
- 如以上两点检查无误后，模块还不能烧录，需要使用万用表测量模块供电电压5V、3.3V、1.2V是否正确，用示波器测量晶体是否起振，频率是否为12.288Mhz。各个硬件测量点参考下图。如果发现有电压或晶体出问题，考虑为模块硬件故障，请更换模块或针对模块硬件进行维修。如上述检查均无问题，请联系我司技术支持人员获取帮助。
4 产品结构相关注意事项¶
4.1 红外管选型和结构设计¶
离线语音USBDongle空调遥控器产品在红外管选型和设计结构可以参考如下文档：
4.2 其它注意事项¶
- 特别注意禁止直接点热溶胶用于固定麦克风头；
- 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。
5 相关参考资料列表¶
| 编号 | 参考资料描述 | 获取方式 |
|---|---|---|
| 1 | 标准离线SDK CI110X_SDK_ASR_Offline |
请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 2 | 离线语音USBDongle空调遥控器SDK | 请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 3 | 测试固件 | 到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取 |
| 4 | 我司芯片和模块的选型指南 | 请点击 ☞硬件选型指南 查看 |
| 5 | 我司芯片硬件设计方法参考 | 请点击 ☞硬件设计参考 查看 |
| 6 | 麦克风和喇叭器件选型 | 请点击 ☞外围器件兼容列表 查看 |
| 7 | 产品结构设计 | 请点击 ☞产品结构设计 查看 |
| 8 | 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 |
| 9 | 产品识别性能测试方法 | 请点击 ☞识别效果测试 查看 |
| 10 | 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。