基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機方案

 TWS 是英文 True Wireless Stereo 的縮寫，即真無線立體聲。TWS 技術同樣是基于藍牙技術，其運用到藍牙耳機領域，催生了新的產品 -- TWS 耳機。TWS 耳機最大的特點就是無線化，相較有纜線藍牙耳機，TWS 耳機有體積小、音質好、不易有聽診器效應的優勢。且其通常配備充電盒，具有取艙快速配對和增強耳機續航的功能。同時其帶有更先進的藍牙技術使其連接效率和穩定性更好。

該 TWS 耳機可以完成以下功能：

① 支持自動開關機（耳機出盒開機，入盒關機）和手動開機（按鍵控制）

② 語音提示音，如開機會語音提示“POWER ON”

③ 支持耳機與手機配對互聯，藍牙距離為 360 度無障礙任意角度 10 m

④ 左右耳可單獨使用，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 電池電壓實時監測，低電量預警，超低電壓自動關機

⑧ 產品充電,充電時耳機紅色 LED 燈常亮，充電完成紅色 LED 燈熄滅

該 TWS 耳機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，采用了展銳獨特的 UNI TWS 雙耳技術，實現更好的主副耳交互及使用體驗。其具有130 ms 低時延，滿足用戶流暢的影音和游戲體驗。同時 SC5842 具有低功耗功能，其待機功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話時功耗在 10 mA 以內。SC5842 可應用于 TWS 耳機，藍牙耳機，立體聲耳機等產品。SC5842 的基本參數如下：

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 認證      

③ Audio       

* 采用展銳獨特的雙耳技術 -- 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

硬件設計說明：大聯大世平集團推出基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機方案，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

軟件設計說明：

軟件編譯環境搭建      

SC5842 采用 RISC-V 架構，需要使用交叉工具鏈進行編譯。      

① 設置系統環境變量       

* 使用 sudo vi/etc/profile 命令，在最后面加入所示內容

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

② 編譯代碼       

* 調用 tbuild.sh 進行編譯 程序燒錄       

程序燒錄

本 PCBA 采用串口燒錄方法，燒錄時需用到 USB 轉串口板。USB 轉串口板的實物如下圖所示。

將 TWS 耳機 PCBA 的 TXD（絲印 TP7）、RXD（絲印 TP8）、GND 測試點與 USB 轉串口板按照下圖進行連接。

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

① 點擊設置

② 在端口頁面選擇串口號

③ 在下載頁面導入需要燒錄的程序文件

④ 在藍牙設置頁面修改藍牙起始地址碼和藍牙名

⑤ 回到主菜單點擊全部開始，程序開始下載，出現進度條，狀態由“下載”變成“完成”，則程序燒錄成功

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 核心技術優勢

① 支持 Bluetooth 5.0 規范

② 支持 A2DP 1.3.1、HFP 1.6、AVRCP 1.6.1

③ 紫光展銳 UNI TWS 雙耳技術專利，雙收雙發，支持主副耳無縫切換

④ BT SoC 高集成度，內置可編程 197 MHz DSP 和 4 Mbit Flash

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

? 方案規格

① 四層 Layout 板，尺寸可根據 TWS 耳機結構進行調整

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 96 kHz

④ 支持立體聲模擬音頻、I2S 數字音頻輸出

⑤ 支持 MP3、SBC、WMA、AAC、mSBC 音頻解碼器

⑥ RF 發射功率：8 dBm（Typ）

⑦ 靈敏度：- 91 dBm（Typ）

⑧ 待機功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話時功耗在 10 mA 以內

⑨ 支持紫光展銳 WCN 量產下載工具