跳转至

离线语音USB Dongle空调遥控器设计应用案例

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

随着科技的进步,市场上出现大量带语音、手机APP可控制的产品,由此可看出客户对产品的功能要求也越来越高,追求舒适的体验感,特别是对操控性的要求越来越高。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,方便远距离控制,但遥控器容易丢;
  • 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。

USBDongle语音遥控器实物图

为了解决以上问题,可以采用纯离线语音识别进行控制,投入很低的成本就可让用户享受最新离线语音带来的体验。启英泰伦针对该产品领域,已开发了整套离线语音USB Dongle空调遥控器方案,下面对该方案进行介绍。


2 方案优势

启英泰伦离线语音USB Dongle语音遥控器相对传统手机APP控制方案,可让让用户通过语音控制空调设备,替换传统遥控器或按钮控制的方式,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IC;
  • 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;
  • 方案功耗低,工作功耗仅为0.2W左右;
  • 可靠性好,芯片方案已通过完整的可靠性测试,满足格力、美的等知名厂家要求;
  • 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。

USBDongle语音遥控器


3 应用描述

启英泰伦离线语音USB Dongle语音遥控器方案适用于各类需求控制的空调。 USB Dongle语音遥控器产品的使用场景为普通家居环境,在安静和中低噪音下可以达到良好的识别率。其中安静环境的环境底噪在35dB ~ 45dB之间,属于中低噪音环境;产品自身不带噪音。因对于成本和产品空间尺寸要求,可根据具体结构单独进行硬件板的设计。


4 产品设计流程

一个基于我司芯片的标准语音产品设计流程如下图所示:

产品设计流程

该流程主要针对我司新用户开发产品使用,包含了前期购买样品Demo进行验证,硬件选型,语音对话逻辑、软硬件方案和结构设计,设计完成后的测试,以及生产测试准备和后续批量采购等步骤。如果是已经熟悉我司方案的老用户,可以直接从中间步骤开始,不用再重复进行Demo测试等工作。

下面针对新用户的开发,对上述流程中的各个步骤逐一描述。

4.1 DEMO测试

针对新用户,可以先从我司授权的经销商或直接从我司官网 ☞样品购买 处购买对应的模块或开发板套件,进行识别效果测试,相关的软硬件技术文档可以从本文档中心处获取。用户测试满意后,可以进行硬件选型。

4.2 方案设计

选择好合适的芯片或模块后,可根据产品的功能进行下述设计:

如用户为首次进行语音方案开发,建议到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取基于相关芯片的语音产品方案设计Checklist文档,进行逐一检查以确保设计效果。如有技术支持需求请联系我司技术支持人员。

4.3 测试验收

产品方案设计完成形成样品后,建议对该样品进行相关的识别测试,相关测试方法和标准可参考 ☞识别效果测试。同时,还建议根据产品质量的要求进行各类硬件测试,如双85测试、静电测试等。为了保证最终的识别效果,还建议进行硬件底噪的测试及产品装机后的整机功能测试。

4.4 生产测试

样机测试完成后,会转入后续产线批量生产阶段。我司为产品的批量生产做了完善的解决方案,用户可以参考 ☞生产测试 获取更多信息。用户如需要生产测试的相关技术支持,请联系我司技术人员。

4.5 下单采购

用户如果要采购我司产品,请点击 ☞样品和批量采购 获取更多信息。


5 USB Dongle 空调遥控器设计方案介绍

5.1 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。

设计框图

5.2 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。

USBDongle空调遥控器参考原理图

如图5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。

尺寸图

5.3 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,合成对所有的按键功能匹配。

5.4 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:

5.5 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

固件烧录需准备的物品 固件烧录需准备的物品

5.6 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。

模块和USB转串口工具连接

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。

固件烧录工具示意图

固件烧录工具示意图

5.7 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。

USBDongle空调遥控器使用说明书

5.8 使用中可能出现的问题和解决方法

本章节列举了一些模块使用中可能遇到的问题和对应的解决方法。

1.模块不能烧录并更新固件。

出现上述问题后,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。

模块测试点分布图

6 产品结构相关注意事项

6.1 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:

红外管选型和设计结构建议

6.2 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。

7 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。