基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機(jī)方案

 TWS 是英文 True Wireless Stereo 的縮寫，即真無線立體聲。TWS 技術(shù)同樣是基于藍(lán)牙技術(shù)，其運(yùn)用到藍(lán)牙耳機(jī)領(lǐng)域，催生了新的產(chǎn)品 -- TWS 耳機(jī)。TWS 耳機(jī)最大的特點(diǎn)就是無線化，相較有纜線藍(lán)牙耳機(jī)，TWS 耳機(jī)有體積小、音質(zhì)好、不易有聽診器效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。且其通常配備充電盒，具有取艙快速配對(duì)和增強(qiáng)耳機(jī)續(xù)航的功能。同時(shí)其帶有更先進(jìn)的藍(lán)牙技術(shù)使其連接效率和穩(wěn)定性更好。

該 TWS 耳機(jī)可以完成以下功能：

① 支持自動(dòng)開關(guān)機(jī)（耳機(jī)出盒開機(jī)，入盒關(guān)機(jī)）和手動(dòng)開機(jī)（按鍵控制）

② 語音提示音，如開機(jī)會(huì)語音提示“POWER ON”

③ 支持耳機(jī)與手機(jī)配對(duì)互聯(lián)，藍(lán)牙距離為 360 度無障礙任意角度 10 m

④ 左右耳可單獨(dú)使用，也可一起使用，其中右耳為主耳

⑤ 影音控制、接聽 / 拒絕 / 撥打電話、喚醒語音助手

⑥ 低功耗功能，80 % 最大音量通話功耗小于 10 mA

⑦ 電池電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，低電量預(yù)警，超低電壓自動(dòng)關(guān)機(jī)

⑧ 產(chǎn)品充電,充電時(shí)耳機(jī)紅色 LED 燈常亮，充電完成紅色 LED 燈熄滅

該 TWS 耳機(jī)可以完成以上功能主要是依靠紫光展銳 SC5842 BT SoC，其為紫光展銳推出的第二代無線音樂解決方案的高集成度 SoC，采用了展銳獨(dú)特的 UNI TWS 雙耳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更好的主副耳交互及使用體驗(yàn)。其具有130 ms 低時(shí)延，滿足用戶流暢的影音和游戲體驗(yàn)。同時(shí) SC5842 具有低功耗功能，其待機(jī)功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話時(shí)功耗在 10 mA 以內(nèi)。SC5842 可應(yīng)用于 TWS 耳機(jī)，藍(lán)牙耳機(jī)，立體聲耳機(jī)等產(chǎn)品。SC5842 的基本參數(shù)如下：

① 高集成       

* BT5 + RISC-V MCU @ 197 MHz + VOC DSP @ 197 MHz       

* 集成 BT RF / Analog / PMU / CPU / DSP / Flash / RAM / BUCK / LDO      

② BT       

* 支持 BT5.0 雙模，支持 BR / EDR，支持 BLE, BLE 2M       

* 支持 A2DP 1.3.1，HFP 1.6，AVRCP 1.6.1       

* 通過 BQB BT5.0 認(rèn)證      

③ Audio       

* 采用展銳獨(dú)特的雙耳技術(shù) -- UNI-TWS       

* 支持 24 bit 立體聲 DAC 和支持單通道 24 bit ADC       

* 支持 8，025，12，16，22，05，32，44.1，48 和 96 kHz 采樣率       

* 支持模擬和數(shù)字 MIC       

* 支持 MP3 / WMA / SBC / AAC / mSBC 解碼      

④ 豐富的接口       

* UART，I2C，SPI，SSP，I2S，7 GPIO，IR Tx/Rx      

⑤ OS       

* FreeRTOS      

⑥ 封裝       

* QFN24 4 x 4 mm

硬件設(shè)計(jì)說明：大聯(lián)大世平集團(tuán)推出基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機(jī)方案，主要由紫光展銳 SC5842 BT SoC、帝奧微 DIO5509 Charger、模擬麥、用戶按鍵、陶瓷天線、LED 燈、晶振等部分組成。

原理圖：      

① SC5842 BT SoC 電路

② MIC & DAC Receiver 電路

③ LED & Key & Charger 電路

PCB Layout：      

PCB 為四層 Layout 板，分別是 TOP 層、GND 層、POWER 層、BOTTOM 層。       

① TOP 層

② GND 層

③ POWER 層

④ BOTTOM 層

軟件設(shè)計(jì)說明：

軟件編譯環(huán)境搭建      

SC5842 采用 RISC-V 架構(gòu)，需要使用交叉工具鏈進(jìn)行編譯。      

① 設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量       

* 使用 sudo vi/etc/profile 命令，在最后面加入所示內(nèi)容

* 完成后使用 source/etc/profile 命令使環(huán)境變量生效      

② 編譯代碼       

* 調(diào)用 tbuild.sh 進(jìn)行編譯 程序燒錄       

程序燒錄

本 PCBA 采用串口燒錄方法，燒錄時(shí)需用到 USB 轉(zhuǎn)串口板。USB 轉(zhuǎn)串口板的實(shí)物如下圖所示。

將 TWS 耳機(jī) PCBA 的 TXD（絲印 TP7）、RXD（絲印 TP8）、GND 測(cè)試點(diǎn)與 USB 轉(zhuǎn)串口板按照下圖進(jìn)行連接。

然后就可以用紫光展銳 WCN 量產(chǎn)下載工具，將程序燒錄到 TWS 耳機(jī) PCBA。       

① 點(diǎn)擊設(shè)置

② 在端口頁面選擇串口號(hào)

③ 在下載頁面導(dǎo)入需要燒錄的程序文件

④ 在藍(lán)牙設(shè)置頁面修改藍(lán)牙起始地址碼和藍(lán)牙名

⑤ 回到主菜單點(diǎn)擊全部開始，程序開始下載，出現(xiàn)進(jìn)度條，狀態(tài)由“下載”變成“完成”，則程序燒錄成功

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

① 支持 Bluetooth 5.0 規(guī)范

② 支持 A2DP 1.3.1、HFP 1.6、AVRCP 1.6.1

③ 紫光展銳 UNI TWS 雙耳技術(shù)專利，雙收雙發(fā)，支持主副耳無縫切換

④ BT SoC 高集成度，內(nèi)置可編程 197 MHz DSP 和 4 Mbit Flash

⑤ 主副耳電量智能均衡，可延長 20 % 使用時(shí)間 ⑥ 面向中低端市場(chǎng)，BOM 成本較低

? 方案規(guī)格

① 四層 Layout 板，尺寸可根據(jù) TWS 耳機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整

② 支持 UART、I2C、SPI、SSP 和 IR 等接口

③ 支持 24 bit 立體聲 DAC 和支持單通道 24 bit ADC，采樣率達(dá) 96 kHz

④ 支持立體聲模擬音頻、I2S 數(shù)字音頻輸出

⑤ 支持 MP3、SBC、WMA、AAC、mSBC 音頻解碼器

⑥ RF 發(fā)射功率：8 dBm（Typ）

⑦ 靈敏度：- 91 dBm（Typ）

⑧ 待機(jī)功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話時(shí)功耗在 10 mA 以內(nèi)

⑨ 支持紫光展銳 WCN 量產(chǎn)下載工具