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CI230系列芯片-AIOT方案开发指南

CI230系列芯片-AIOT方案开发指南主要包括:方案概述、方案涉及的专有名词介绍、方案开发介绍、方案软硬件开发流程介绍、并例举一个腾讯IOT灯控方案详细开发步骤。

一、AIOT 方案概述:

语音识别是自然的交互方式,越来越多的被用户所接受,物联网wifi IOT 也在快速发展,不断的渗透日常的生活;针对于此,我司专门开发了CI230系列芯片,通过单芯片用于离线语音识别+IOT控制,减少开发者的开发周期,为产品提升体验感,可以将我们的模块通过串口接入原有产品,快速增加离线语音和IOT控制的功能,该方案有以下特点:

  • 离线识别:不依赖网络,10米远场识别,识别速度0.2~0.8s,识别率大于95%,BNPU3.0 抗噪性更好。
  • IOT 控制:通过微信小程序或者APP远程监控及对设备进行控制。
  • 隐私保护:收集设备的使用习惯,同时不侵犯客户的隐私。
  • 单芯片方案:减少多方沟通对接,配合,联调,生产测试等大量的研发时间成本,快速为产品增加语音和IOT功能。
  • 完善的解决方案:使用腾讯、阿里,涂鸦方案,无需用户开发wifi代码,直接使用启英泰伦开发好的WiFi固件即可接入IOT云,减少开发周期,加速产品项目落地。
  • 场景联动:接入到客户原有的智能家居系统,进行场景联动和控制。

二、 专业术语介绍

在基于CI230系列芯片进行AIOT方案开发、测试、认证等过程中会有相关的专有名词术语需要用户了解,如:三元组、微信小程序、APP、语音固件、WIFI固件、入网license、MAC地址、AP配网、BLE配网、物模型JSON文件、SRC认证、CE认证、OTA,下面对这些专有名词进行详细说明:

1.1 三元组

​ 是物联网平台颁发的设备身份识别ID。设备出厂的时候会将三元组信息烧录到设备中,在设备入网到IOT平台时首先将三元组信息发送到平台进行身份认证,认证通过后设备就可以和云端进行正常数据交互;腾讯IOT云平台发布的三元组信息由产品ID(ProductID),设备名称(DeviceName)和设备秘钥(DeviceSecret)组成。

1.2 微信小程序 Wechat Mini Program

​ 是一种不需要下载安装即可使用的应用程序,在微信内被便捷地获取和传播。

1.3 APP Application

​ 基于安卓或IOS系统的智能手机的第三方应用程序。

1.4 语音固件 烧写在芯片语音识别端的固件,一般负责设备的本地语音识别,硬件控制,语音播放等功能。

1.5 WIFI固件

​ 烧写在芯片WIFI端的固件,一般负责设备的联网、和IOT平台数据交互等功能。

1.6 IOT入网License

​ 进入IOT平台的许可证证书,主要功能是平台对设备身份的进行鉴权认证,防止非法设备接入平台

1.7 MAC地址

​ 芯片对外展示的地址,也称为局域网地址 ( LAN Address )、以太网地址 ( Ethernet Address ) 或物理地址 ( Physical Address), 用来确认网络设备位置。

1.8 AP配网

​ 设备热点配网,设备硬件WIFI处于AP模式(类似路由器,组成局域网)生成热点。手机先连接设备的热点,之后发送路由器名称和密码到设备,设备根据收到的名称和密码连接路由器,连接成功以后表示本次配网成功。

1.9 BLE配网

​ 蓝牙配网,设备运行低功耗蓝牙协议栈,作为蓝牙服务器端。手机通过搜索设备蓝牙广播,并建立连接,之后发送路由器名称和密码到设备,设备根据收到的名称和密码连接路由器,连接成功以后表示本次配网成功。

1.10 物模型JSON文件

​ 物模型是设备实体在云端的一个抽象。设备物模型通常通过属性、事件和动作这三种功能元素来定义,一般这些功能元素和对应的值定义为JSON(JavaScript对象标记)格式文件。通过物模型,可以将每一种品类的IOT设备在云端进行标准化和规模化,解决物联网设备碎片化的问题。

1.11 SRRC认证

​ 无线电型号核准认证。SRRC认证的目的是对无线电频谱参数进行技术管理,确保有限的频谱资源的正常使用,维持无线电信号的秩序和安全。

1.12 CE认证 CONFORMITE EUROPEENNE

​ CE认证,即只限于产品不危及人类、动物和货品的安全方面的基本安全要求。CE代表欧洲统一(CONFORMITE EUROPEENNE)。在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志,不论是欧盟内部企业生产的产品,还是其他国家生产的产品,要想在欧盟市场上自由流通,就必须加贴“CE”标志。

1.13 OTA Over-The-Air Technology

​ 通过外部的方式(有线 / 无线)对产品软件进行更新升级,满足用户对产品功能进行实时定义修改的需求。

三、AIOT-灯控方案介绍

3.1 基于CI230系列芯片 IOT芯片可以开发 IOT灯控方案、IOT风扇方案、IOT红外空调等方案:下面介绍IOT灯控离线+在线控制方案,用户开发其他离线+IOT方案框架类似,可参考该灯控方案进行设计开发。

IOT空调

方案支持如下功能:

  • 离线识别功能。
  • 语音控制功能。
  • IOT控制功能。
  • 多设备场景联动功能。
  • 设备在线OTA功能。
  • 收集对设备使用习惯功能。
  • 支持腾讯IOT、涂鸦IOT、阿里飞燕云功能

3.2 下面介绍基于CI230系列芯片开发的IOT灯控离线+在线控制方案:在原有电控的基础上,增加语音AIOT模块,仅需对接串口,即可为产品更增加语音、手机控制、远程监控、场景联动等功能。

IOT灯控

语音控制流程:

  1. 语音模块识别到结果通过串口发送到电控
  2. 电控根据自身状态进行控制,同时将控制结果同步给模块
  3. CI230系列芯片模块根据反馈结果进行语音播放,并把结果发送到IOT平台,平台再将结果同步到手机APP/小程序

手机控制流程:

  1. 在手机APP操作发送控制指令到CI230系列芯片模块
  2. CI230系列芯片模块收到控制指令,将指令传给电控,电控结合自身状态进行控制,将控制结果反馈到模块
  3. CI230系列芯片模块根据反馈结果进行语音播放,并把结果发送到IOT平台,平台再将结果同步手机APP/小程序

四、AIOT-产品开发流程

产品开发流程中会涉及到硬件开发、软件开发、结构设计、生产测试等环节,如下图所示:

IOT空调

整套产品的固件有下面4个部分:

  • 语音固件
  1. 使用启英的语音AI平台☞ 启英泰伦语音AI开发平台进行开发语音固件。
  2. 将物联网JSON文件对应的功能,在代码中实现,将语音和手机的界面联动进行对应起来。
  3. 对接电控协议。
  • WIFI固件

​ 如果连接到腾讯连连/启英的微信小程序,启英提供标准固件,无需代码开发,☞ 腾讯IOT-CJSON透传WIFI固件,连接其他IOT平台需要针对性开发代码,启英已提供开发实例。

IOT空调

  • 手机小程序

​ 腾讯连连小程序,无需代码开发(创建界面方式连接),定制APP/微信小程序等需要开发代码进行联动,开发时建议产生于腾讯 物联网类似的json文件,方便语音固件对接。

  • 电控固件

​ 和语音固件联调对接协议,注意语音和电控的协议需要包含产品的状态,这些状态会同步小程序进行显示

4.1 下面详细介绍CI230系列芯片 软件开发流程:包括语音SDK开发、WIFI SDK开发、小程序开发,固件烧录,如下图所示:

IOT空调

  • 软件开发环境搭建

​ CI230系列芯片sdk开发环境搭建:包括WIFI开发环境搭建和语音开发环境搭建,详细步骤可以参考启英泰伦文档中心☞ CI230系列芯片开发环境搭建与应用

  • CI230系列芯片 语音 SDK和WIFI SDK 框架介绍

​ CI230系列芯片SDK分为两部分,Part1:语音SDK, Part2:WIFI SDK,两部分SDK框架说明请分别参考启英泰伦文档中心☞ SDK Quick Start 第3章节和第4章节。

  • CI230系列芯片 SDK组件介绍

​ CI230系列芯片现有语音组件包括:命令词信息管理、音频播放器、用户数据管理、日志管理等模块,详细说明请分别参考启英泰伦文档中心☞ 语音部分SDK组件说明

  • CI230系列芯片驱动介绍

​ CI230系列芯片驱动包括语音部分驱动和WIFI部分驱动,语音部分驱动主要包括GPIO、UART、PWM、IIS、IWDG、DOEDC等驱动模块,详细说明请分别参考启英泰伦文档中心☞ 语音部分外设驱动开发 ;WIFI部分驱动主要包括SPI ADV_Timer WDT CLOCK RTC UART AES等驱动模块,详细说明请分别参考启英泰伦文档中心☞ WIFI部分外设驱动开发

  • CI230系列芯片语音算法介绍

​ CI230系列芯片算法包括语音识别算法、语音降噪算法、回升消除等算法,详细算法说明请分别参考启英泰伦文档中心☞ 算法使用说明

  • CI230系列芯片外部串口协议与内部串口协议介绍

​ 外部串口协议主要提供的是和电控进行通信的标准协议,用户也可以使用私有协议,请参考启英泰伦文档中心☞ CI230系列芯片外部串口协议

内部串口协议主要是芯片内部语音Part和WIFI Part 通过串口通信,请参考启英泰伦文档中心☞ CI230系列芯片内部串口协议

  • CI230系列芯片板级配置说明介绍

​ CI230系列芯片在使用非标准开发板开发时,需要修改板级配置,适配用户自有的板载资源,具体操作说明请参考启英泰伦文档中心☞ CI230系列芯片板级配置说明

  • CI230系列芯片语音功能开发介绍

​ 用户在使用CI230系列芯片开发语音功能时,请参考启英泰伦文档中心☞ 命令词和固件制作指南

  • CI230系列芯片 WIFI IOT云端接入介绍,目前WIFi SDK已经接入了腾讯IOT云、腾讯TVS云小微、涂鸦IOT云,详细接入说明如下:

​ 腾讯IOT云接入:请参考启英泰伦文档中心☞ 腾讯IOT云接入

​ 腾讯TVS云小微接入:请参考启英泰伦文档中心☞ 腾讯TVS云接入

​ 腾讯TVS云小微接入:请参考启英泰伦文档中心☞ 涂鸦IOT云接入

  • 小程序开发介绍,小程序开发有三种情况

使用启英物联小程序,用户无需开发对小程序进行开发,只需要按照SDK现有和小程序通信协议开发具体功能。

使用腾讯连连小程序/涂鸦智能智能APP,用户可以在IOT云平台,对小程序功能和面板进行配置,然后发布产品即可使用。

用户在自己的小程序/APP上进行开发,配合CI230系列芯片模组,定制私有通信协议进行开发,小程序开发和发布流程请参考启英泰伦文档中心☞ 小程序开发发布流程

4.2 下面详细介绍CI230系列芯片硬件开发流程,主要包括:需求评估、原理图设计、PCB设计、功能调测、射频匹配及调测、天线设计等方面, 如下图所示:

IOT空调

  • 需求评估

    1. 根据产品形态及应用场景,合理评估产品对IO口、UART、PWM、IIC、IIS、PDM等接口的需求数量,以判断芯片是否满足需求或调整需求。

    2. 根据产品形态及应用场景,合理评估单麦或双麦是否满足产品需求。

    3. 根据产品形态及应用场景,合理评估产品对音频功放规格的需求。可根据产品是否有功耗要求、是否有EMI要求、需要驱动的喇叭规格等方面来进行音频功放选型。

    4. 根据产品形态及应用场景,合理评估产品对AEC功能的需求。可根据是否需要播音打断判断是否需要AEC功能。同时值得注意的是,单麦+AEC、双麦+AEC、AB类功放、D类功放,不同的硬件配置,所对应的电路也不同。

    5. 根据产品形态及应用场景,合理评估产品电源供电方案。需要注意的是,CI2305、CI2306芯片需要5V和3.3V两路电源分别供电。可结合喇叭功率综合评估5V电源的电流需求,另一方面,3.3V为Wi-Fi供电,Wi-Fi在工作时,瞬时峰值电流较大,建议3.3V供电能力不小于1A。

  • 原理图设计

    ​ 需求分析后,可根据产品形态,参照我司参考设计绘制原理图,需重点关注电源电路、晶体电路、射频电路、音频电路。详情可参考文档中心☞ 应用参考电路图

  • PCB设计

    ​ 针对Wi-Fi及音频的特殊性,PCB设计需要重点关注电源的稳定性、阻抗匹配、音频防干扰等方面,建议参照我司参考设计绘制PCB,详情可参考文档中心☞ PCB Layout设计

  • 基本功能调测

    ​ 基本功能调测须先确认PCBA基本电气参数正常,然后再烧录语音固件及Wi-Fi固件,从而调试各IO口或外设功能,详情可参考文档中心☞ CI-E05GT02S_MB开发板套件说明

  • 射频匹配及调测

    ​ 芯片RFIO射频匹配的好坏,直接影响着传导和OTA指标的优劣以及Wi-Fi的稳定性,建议由专业射频工程师调测或在PCBA基本功能调测正常后寄回我司调测,详情可参考文档中心☞ CI230系列芯片射频测试指令及方法

  • 天线设计

    建议专业天线工程师参与设计及调试或委托天线供应商设计

五、AIOT-灯控方案完整开发流程:

通过上述四个章节对CI230系列芯片的资源、功能、开发流程等熟悉后,下面将介绍如何制作一个完整的IOT灯控Demo,用户可以参考该Demo开发流程,快速完成离线+IOT产品开发,开发流程如下图所示:

IOT空调

详细开发流程说明,可参考文档中心☞ 离线+腾讯IOT灯控方案开发