錄音筆方案-可通過(guò)藍(lán)牙,WiFi,4G實(shí)現(xiàn)錄音數(shù)據(jù)上傳的WT2605新型音頻芯片

WT2605音頻芯片·錄音筆方案

概述

概述：本文主要介紹一款新型的音頻芯片WT2605在錄音產(chǎn)品中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，主要依靠音頻芯片通過(guò)ADC采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編碼為音頻流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，也可通過(guò)外設(shè)將數(shù)據(jù)傳給藍(lán)牙/WiFi/4G模塊，實(shí)現(xiàn)錄音數(shù)據(jù)上傳到手機(jī)APP或服務(wù)器上，便于監(jiān)控錄音數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)組成

該方案主要通過(guò)WT2605芯片進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的編解碼以及存儲(chǔ)等操作，其主要參數(shù)如下：

1：??帶有16 bit DAC和16 bit ADC的音頻編解碼器。

2：?支持音頻均衡器調(diào)整。

3：?ADC支持采樣率8，11.025，12，16，22.05,32，44.1和48KHz。

4：??96dB SNR的高性能音頻DAC以及90dB SNR ADC。

5：??一個(gè)USB 2.0接口，支持主機(jī)和從機(jī)模式。

6： 一個(gè)SPI接口和一個(gè)SD卡接口，支持外掛SPI FLash和SD卡，可通過(guò)USB連接電腦訪問(wèn)SD卡數(shù)據(jù)。

7：?一個(gè)全雙工UART接口，通訊速率高達(dá)1Mbps，主要通過(guò)該接口與外部器件進(jìn)行交互。

1 WT2605拾音原理

MIC的內(nèi)部設(shè)計(jì)，MIC內(nèi)部設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)單理解為一個(gè)電容，電容的一端是固定的，另一端是可動(dòng)的，兩端之間的距離和聲音輸入有關(guān)系，聲音的大小、頻率導(dǎo)致金屬片震動(dòng)產(chǎn)生幅度和頻率的變化，如此，在電容這邊就轉(zhuǎn)換為電容電荷量大小與充電快慢，在MIC輸出端就表示為一個(gè)幅度和頻率有隨著聲音輸入變化而變化的電信號(hào)，WT2605通過(guò)ADC對(duì)這個(gè)變化的電信號(hào)進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)濾波后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)編碼為MP3數(shù)據(jù)（ADC采樣的原理這里不多介紹，各位讀者可自行搜索查找）。由于WT2605的ADC最大支持48KHz的采樣，意味著每秒能夠采集48000個(gè)點(diǎn)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大，所以一般不會(huì)直接保存為PCM格式，經(jīng)過(guò)編碼后的MP3格式基本上能夠滿足大部分應(yīng)用場(chǎng)景，高達(dá)90dB的信噪比也使得聲音的還原度更高。

2系統(tǒng)組成圖

整套系統(tǒng)主要由WT2605芯片+4G或者WiFi/BLE模組組成，通過(guò)WT2605采集MIC的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編碼后存儲(chǔ)到SPI FLash或者TF卡內(nèi)，同時(shí)通過(guò)UART串口將錄音數(shù)據(jù)發(fā)給4G或者WiFi/BLE模塊上傳到服務(wù)器或者手機(jī)APP進(jìn)行保存，實(shí)現(xiàn)本地錄音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和錄音數(shù)據(jù)上傳功能，系統(tǒng)框圖如下：

電路設(shè)計(jì)

1 WT2605與WiFi模塊電路

上述電路以WiFi模塊作為主控，控制WT2605采集錄音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SPI FLash內(nèi)，同時(shí)WiFi模塊實(shí)時(shí)獲取WT2605編碼好的音頻數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器；注意WiFi模塊與WT2605芯片以UART進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，當(dāng)大量傳輸音頻數(shù)據(jù)時(shí)，需要根據(jù)WiFi模塊本身的性能參數(shù)，設(shè)定好音頻數(shù)據(jù)編碼的比特率大小，一般可設(shè)置為32kbps、64kbps、96kbps、128kbps等，同時(shí)根據(jù)設(shè)定的比特率大小設(shè)置好UART的通訊速率。

調(diào)節(jié)R3、R4的參數(shù)可以調(diào)整MIC的靈敏度，由上述對(duì)MIC工作原理的介紹，可以知道經(jīng)過(guò)R4的電流大小影響輸入電容端的電流大小，進(jìn)而影響到MIC輸出端的動(dòng)態(tài)電平范圍，也就是靈敏度，若經(jīng)過(guò)的電流太小，輸出的電平較小，錄音時(shí)被當(dāng)做噪音濾掉，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，這個(gè)電路參數(shù)的設(shè)置需要綜合考慮噪音和靈敏度。

2 功放電路

WiFi模塊通過(guò)指令，控制WT2605解碼存儲(chǔ)在SPI FLash的音頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)功放后播放。

通訊命令格式介紹

通信協(xié)議主要定義主控和 WT2605之間的交互規(guī)則，處理器如何將數(shù)據(jù)推送給WT2605進(jìn)行相應(yīng)的處理，WT2605反饋相應(yīng)的處理結(jié)果。通信數(shù)據(jù)主要以命令幀的方式進(jìn)行，一個(gè)有效的命令幀必須包含：幀頭，命令包長(zhǎng)，命令包，校驗(yàn)碼，幀尾等五部分。

幀頭由1個(gè)固定的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，幀類(lèi)型包含下傳命令幀（模組接收的命令幀）以及上傳命令幀（模組接收數(shù)據(jù)后反饋的命令幀，即ACK或NAK）。

命令包長(zhǎng)表示命令幀除幀頭和幀尾外的字節(jié)數(shù)，即命令包長(zhǎng)（1字節(jié)）+命令包（N字節(jié)）+校驗(yàn)碼（1字節(jié)）= N+2 字節(jié)。

命令包是具體的命令，主要包含：命令+參數(shù)。

校驗(yàn)碼，為命令包長(zhǎng)+命令包的和。

基于WT2605芯片良好的性能參數(shù)，可廣泛應(yīng)用在一些高品質(zhì)錄音產(chǎn)品，如錄音筆，錄音耳機(jī)等等。