CI-F322GS01S模块数据手册¶
模块介绍¶
概述¶
本模块是针对语音降噪应用方案开发的一款通用、便携、低功耗、高性能的AI ENC降噪模块，型号为：CI-F322GS01S，主芯片为：CI13322。可广泛应用于语音降噪应用场景，如对讲机、话筒、耳麦等。
噪音抑制类型支持：风噪、啸叫、键盘声、交通声、音乐声、人群嘈杂声等。
CI-F322GS01S模块具有以下特点：
- 小型化设计：模块尺寸为 长x宽=16mm×11mm，且采用邮票孔设计，方便回流焊贴片使用；
- 模块器件少：整个方案仅需接入电源、麦克风、少量阻容外围器件，即可实现方案全功能；
- 对外接口简单：一路3.3V电源供电、三路UART通讯接口、一路麦克风接口、一路降噪音频输出接口和一路IIS接口；
- 功耗低：可应用于能耗等级要求高或电池供电类产品；
- 高可靠性设计：模块BOM器件均选用工业级器件。
模块主芯片介绍¶
CI13322是启英泰伦研发的新一代高性能神经网络智能语音芯片，集成了启英泰伦自研的脑神经网络处理器BNPU V3.5和CPU内核，系统主频可达210MHz，内置高达288KByte的SRAM，集成PMU电源管理单元和RC振荡器，集成单通道高性能低功耗Audio Codec和多路UART、IIC、PWM、GPIO等外围控制接口。CI13322芯片仅需少量电阻电容等外围器件，即可实现各类智能语音产品硬件方案，性价比极高。
CI13322采用工业级设计标准，具有很好的环境可靠性，其工作温度范围-40℃～+85℃，符合MSL3级湿敏等级、符合IEC 61000-4-2 的4KV接触放电试验标准、符合RoHS和REACH环保标准。
CI13322采用启英泰伦新一代BNPU技术，该技术支持DNN\TDNN\RNN\CNN等神经网络及并行矢量运算，可实现高性能语音识别、语音降噪等功能，具备强劲的环境噪声抑制能力。CI13322方案还支持汉语、英语、日语等多种全球语言，可广泛应用于家电、照明、玩具、可穿戴设备、工业、汽车等产品领域，实现语音交互及控制和各类智能语音方案应用。
了解CI13322芯片更多的详细信息，请点击以下链接:
模块规格¶
模块实物图¶
CI-F322GS01S模块实物图如图2所示，该模块为单面贴装，主要器件为语音芯片：CI13322。其简要工作流程为语音从麦克风输入，经CI13322 IC进行降噪处理后，将降噪音频通过HPOUT脚输出。
备注：该实物图仅为示例说明，不同批次模块元器件表面的丝印可能存在差异，但不会影响模块性能，模块的实际状态请以实物为准。
模块尺寸图¶
CI-F322GS01S模块结构尺寸的相关数据如图3所示，应用开发时可根据此尺寸进行相关的结构设计。
模块硬件接口定义¶
CI-F322GS01S模块具有以下功能接口：
1.单麦克风接口：音频输入。常用可支持-32db、-38db、-42db、-58db的麦克风；音频输入的幅度控制在0.5V以内，最大不高于0.7V。
2.降噪音频输出接口：HPOUT 输出降噪之后的音频，然后接至产品的音频输入接口，如对讲机麦克风输入接口。降噪后音频幅值放大约一倍。
3.UART接口：UART0接口用于模块固件升级。
4.其他：参考以下引脚功能定义表。
模块的引脚功能定义如表1所示：
| 管脚号 | 管脚名称 | I/O类型 | IO驱动能力 | IO上电默认状态 | 功能定义 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VDD33 | P | - | - | 3.3V电源 |
| 2 | GND | P | - | - | 地信号 |
| 3 | HPOUT | O | - | - | DAC output |
| 4 | AGND | P | - | - | Analog ground |
| 5 | MICL+ | - | - | - | 麦克风正极 |
| 6 | MICL- | - | - | - | 麦克风负极 |
| 7 | PB6 | IO | 4mA | IN，T+U | ● GPIO PB6（上电默认状态） ● UART0_RX ● IIC_SCL ● PWM2 ● PWMN |
| 8 | PB5 | IO | 4mA | IN，T+U | ● GPIO PB5（上电默认状态） ● UART0_TX ● IIC_SDA ● PWM1 ● PWMP |
| 9 | PB0 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PB0（上电默认状态） ● PWM1 ● RX1 ● INT1 |
| 10 | PA7 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PA7（上电默认状态） ● PWM0 ● TX1 ● INT0 |
| 11 | PA6 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PA6（上电默认状态） ● IIS_MCLK ● - ● UART2_RX ● PWM0 |
| 12 | PA5 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PA5（上电默认状态） ● IIS_SCLK ● - ● UART2_TX ● PWM3 ● PWMN0 |
| 13 | PA4 | IO | 4mA | IN,T+U | ● GPIO PA4（上电默认状态）/PG_EN（根据上电时电平状态判断是否进行编程，高电平时启动编程功能） ● IIS_SDO ● - ● - ● PWM2 ● PWMP |
| 14 | PA3 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PA3（上电默认状态） ● IIS_LRCLK ● IIC_SCL ● UART1_RX1 ● PWM1 ● PWMN |
| 15 | PA2 | IO | 4mA | IN,T+D | ● GPIO PA2（上电默认状态） ● IIS_SDI ● IIC_SDA ● UART1_TX ● PWM0 ● PWMP |
上表中的一些符号的说明如下：
I input
O output
IO bidirectional
P power or ground
T+D tristate plus pull-down
T+U tristate plus pull-up
OUT power-on defaults to output mode
IN power-on defaults to input mode
模块电气特性参数¶
| 参数 | 条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模块供电电压 | / | 3.15 | 3.3 | 3.45 | V | |
| 模块工作电流 | / | / | 26 | / | mA | |
| 芯片IO接口电压 | / | 3.15 | 3.3 | 3.45 | V | |
| 模块UART接口电压 | / | 3.15 | 3.3 | 3.45 | V |
模块降噪参数¶
| 参数 | 说明 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 信噪比 | 人声与背景噪声的比值 | ≥-5 | ≥0 | / | dB | / |
| 噪声抑制 | 最大引入噪声 | / | / | ≤80 | dB | / |
| 开机时间 | 上电到输出降噪后音频时间 | / | ＜200 | / | ms | / |
| 降噪延时 | 音频输入到降噪后音频输出时间 | / | 78 | / | ms | / |
| 拾音距离 | 人声离麦克风的距离 | / | ≤10 | / | cm | 如需匹配其它参数，可联系我司市场或FAE人员 |
| 麦克风 | 推荐全指向麦克风灵敏度 | -58 | / | -32 | dB | |
| 输入幅值 | 直接接音频信号时，输入幅值大小 | / | 0.5 | 0.7 | V |
信噪比提升能力¶
不同环境下，语音信噪比（SNR）提升数据，综合约提升40dB。
| 测试环境 | 原始音频SNR（单位dB） | 降噪后音频SNR（单位dB） |
|---|---|---|
| 白噪声 | 10.85 | 43.95 |
| 菜市场 | 4.30 | 47.34 |
| 超市 | 5.39 | 47.04 |
| 风噪 | 4.13 | 49.88 |
| 工地 | 7.46 | 39.25 |
| 交通路口 | 7.37 | 52.11 |
| 理发厅 | 5.77 | 49.39 |
| 奶茶店 | 6.39 | 49.46 |
| 商场 | 3.55 | 42.08 |
| 游戏厅 | 6.30 | 48.65 |
| 平均值 | 6.15 | 46.92 |
模块温湿度参数¶
CI-F322GS01S的温湿度参数如表5所示。
| 参数 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 模块工作环境温度 | -25 | 25 | 85 | °C | / |
| 模块存储环境温度 | -40 | 25 | 100 | °C | / |
| 模块存储湿度 | 0% | / | 5% | RH | / |
模块应用¶
模块上电及启动¶
使用该模块时，接上3.3V电源和麦克风，将HPOUT接至产品的音频输入接口，如对讲机麦克风输入接口。模块通电后会启动，上电对着麦克风说话，正常HPOUT会输出降噪后的音频。此时UART0口会有打印信息出现。注意模块的UART接口为3.3V电平高速串口，与5V电平的系统对接需要进行电平转换。
3.3V供电需保证100mA的额定供电电流，要求电源稳定，纹波在50mV以内。
模块应用连接¶
模块可嵌入到现有整机产品中，如下：
演示板操作说明¶
可在平台上面直接购买降噪模块演示板。型号：CI-F32XGS01S_MB。
软件开发¶
模块自带的默认固件主要用于用户初步体验，用户如需进行定制开发，可和我司FAE联系。
固件烧录¶
烧录前准备工作¶
用户要烧录模块前，需要准备以下物品：
- 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）
- 麦克风
- 杜邦线若干
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转串口的电源、地、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UART0_TX和UART0_RX），
打开固件烧录工具（该工具可以在SDK开发包中CI13LC_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，通过瞬间上电芯片进入编程模式，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。
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。功能测试时给待测模块插上麦克风，并将HPOUT接入产品音频输入接口，上电对着麦克风说话，正常HPOUT会输出降噪后的音频。如果均能正常工作，则模块功能正常，烧录成功；否则，烧录失败，需进一步探其原因。
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。
- 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：
- 注意要先把TX，RX，GND接上，然后烧录工具再勾选对应串口号（图6），再供电3.3V；
- 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；
- 检查模块第13脚PA4是否悬空。烧录时需要悬空。
- 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3.3V、1.1V是否正确。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。
- 模块烧录完成，上电后无降噪音频输出。
出现上述问题后，请检查以下操作点：
- 确认烧录固件是否与板子匹配；
- 确认HPOUT是否正确接入产品；
采用示波器测量模块的降噪音频输出测试点。上电对着麦克风说话，正常HPOUT会输出降噪后的音频。无输出需检查请固件是否正确，有输出需检查信号链路上其他节点是否正常。测量点如下图。如上述检查均无问题，请联系我司技术支持人员获取帮助。
其它应用注意事项¶
因为片ESD等级较高并且模块设计为方便用户扩展，所以模块上未预留ESD器件，对于ESD很高要求的产品可以在底板添加ESD器件，保障产品的质量可靠性。建议用户在检验、焊接生产过程中佩戴防静电手环或防静电手套、指套。
使用时注意麦克风、电源、串口不能接错。
注意本模块串口是3.3V电平标准，请使用3.3V电平的串口进行通讯。用户可采用USB转串口工具对开发的软件进行调试，调试时需在SDK软件中相应位置加上串口打印命令，编译后生成固件并烧录，就可以进行调试验证。
生产指南、存储和包装订购信息¶
生产存储指南¶
1.CI-F322GS01S模块必须采用SMT贴片机器贴片，并且拆开包装后须于24小时内完成贴片，否则要重新抽真空包装。
2.CI-F322GS01S模块存储条件如下：
-
采用真空防潮袋标准包装的模块，包装袋储存在 < 40 °C/90%RH 的非冷凝大气环境中。
-
真空防潮袋内置有湿度指示卡如下图:
3.若湿度指示卡有以下变色情况，需按照相应的烘烤参数进行烘烤：
-
拆封真空袋时，若发现湿度指示卡读值30%、40%、50%色环均为蓝色，需要对模块持续烘烤2小时
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若湿度指示卡读取到30%色环变为粉色，需要对模块持续烘烤4小时
-
若湿度指示卡读取到30%、40%色环变为粉色，需要对模块持续烘烤6小时
-
若湿度指示卡读取到30%、40%、50%色环变为粉色，需要对模块持续烘烤12小时
4.烘烤参数如下：
-
烘烤温度：125±5℃
-
报警温度设定：130℃
-
烘烤次数：1次
-
自然条件下冷却，模块温度＜36℃后，即可进行SMT贴片
-
若烘烤后超过12小时模块仍未焊接，需再次进行烘烤。
5.整个贴装操作过程需对模块进行ESD保护，生产操作需佩戴静电手套/手环。
6.为了确保生产良率，贴装的模块请全部进行目测、AOI 检测，并注意炉温控制、贴装是模块的吸附方式、摆放方式的正确性。
推荐炉温曲线¶
包装订购信息¶
| 产品型号 | 包装方式 | 每个托盘装模块数量 | 每包装模块数量 | 每箱装模块数量 |
|---|---|---|---|---|
| CI-F322GS01S | 托盘+静电袋+纸箱 | 140pcs | 15个托盘共2100pcs | 3袋共6300pcs |
采购和技术支持¶
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