<h2>视频链接：</h2> <p>[B站视频--功能演示及介绍](【给自己做个可爱的小玩具~】 <a href="https://www.bilibili.com/video/BV16caaz9ETS/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV16caaz9ETS/</a>)</p> <h2>项目简介</h2> <p>本项目是基于基于立创开源蓝牙模组制作的小智AI，能够实现AI实时语音对话，并且实现USB串口烧录及供电。</p> <h2>项目功能</h2> <p>本设计是基于[立创·开源SF32LB52模组]设计的小智AI；设置两个按键，一个按键用作语音对话及唤醒功能，另一个按键功能预留。屏幕上能显示实时对话内容及当前电量，AI能够根据对话内容展现不同的emoji表情。</p> <h2>项目参数</h2> <ul> <li> <p>主控用的是 <a href="https://item.szlcsc.com/45024582.html" target="_blank">立创·开源SF32LB52模组</a>，一款蓝牙低功耗芯片，频率 240MHz，集成 8MB PSRAM 和 16MB Flash，支持锂电池直接供电。BLE 连接功耗（1S间隔）仅需 7μA，BT连接功耗（1S间隔）仅需 10μA，BLE + BT 双连接功耗比同行单BT连接功耗还能降低 60%。模组支持 BT PAN 功能可以直接连接手机上网，相比 WIFI 功耗更低，更加适合电池场景，带屏连接功耗仅 30mA。</p> </li> <li> <p>音频放大器型号是 LM4871，是一款 3W、单声道 AB 类音频功率放大器，工作电压 1.9 - 5.5V。为节省成本采用的是差分输入模式的典型应用电路。</p> </li> <li> <p>屏幕显示使用的是 1.69寸TFT屏幕，采购自 金逸晨1.69寸TFT液晶屏ST7789小屏240x280显示器LCD圆角屏SPI彩屏，屏幕通过SPI协议控制，供电 3.3V。</p> </li> <li> <p>程序烧录基于CH340芯片设计，实现正常下载及串口调试功能。</p> </li> </ul> <h2>原理图解析</h2> <p>本项目由以下部分组成，电源部分、主控部分、语音识别、音频功放，屏幕显示，下载部分等，本项目主要是通过麦克风接收语音信号并进行处理，提取人声进行解析比较，当声音符合指令后，进行对应的控制操作。</p> <ol> <li>电源电路：</li> </ol> <p>本次设计采用两种供电方式，第一种方式为电池供电，第二种供电方式为USB供电。</p> <ul> <li> <p>电池供电 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/819827c53e4b4054af920ff70b1e2d68.png" alt="image.png"> BAT1 是一个电池盒，可以容纳一节 CR123A 电池。供电使用小型柱形电池 CR123A 进行供电。SW1 是整个项目的电源开关，通过拨动 SW1 开关（仅控制电池供电），进行断电和通电。</p> </li> <li> <p>USB供电 TYPE C输入的5V电压通过LDO转换为4V电压，实现对模组的供电。 <strong>注：该模组电压范围要求 3.7V~4.7V。</strong> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/7822c2b0141a45a891f85d064fc125f1.png" alt="image.png"></p> </li> </ul> <ol> <li>主控部分：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/59d30c790dfb4ea0a444f38e842d713a.png" alt="image.png"> 模组支持 BT PAN 功能可以直接连接手机上网，相比 WIFI 功耗更低，更加适合电池场景，带屏连接功耗仅 30mA。</p> <p>在本项目中，直接让电池电源直连模组的电源输入引脚 VSYS。</p> <p>模组的 VDD33_VOUT2 是由软件控制输出的，需要芯片正常启动后才有输出3V3。</p> <ol> <li>语音识别：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/3637f91caa174816b0e4edb5449ac37d.png" alt="image.png"></p> <p>10K电阻的作用就是给麦克风的正极输入一个基准电压MIC_BIAS，这个电压是由模组控制输出的，由模组控制则可以在要用时才输出，不用时关闭，实现低功耗。电阻阻值过低则采集的音频信号弱，过高则易引入噪声。</p> <p>10nF电容的作用就是对采集的信号进行滤波，滤除高频噪声。</p> <ol> <li>音频功放：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/30b389df0ec14ff8933d2451d6cfb199.png" alt="image.png"></p> <p>音频功放主要以上图的 U6 为主，它型号是 LM4871，是一款 3W、单声道 AB 类音频功率放大器，工作电压 1.9 - 5.5V。</p> <p>器件的 1 脚 Shutdown 是芯片掉电控制引脚，为高电平时功放停止工作实现低功耗；为低电平时功放正常工作。在原理图中通过 R4 电阻让该引脚默认为高电平即芯片默认停止工作，当需要功放工作时，需要主控的 PA26 引脚输出低电平才能工作，这样只有需要用的时候才开，不用的时候默认关闭。</p> <ol> <li>屏幕显示：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/4c7a04e451fb45dda23a447450ecab2e.png" alt="image.png"></p> <p>屏幕显示使用的是 1.69寸TFT屏幕，屏幕通过SPI协议控制，供电 3.3V。</p> <ol> <li>按键模块：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/47769692860746eba06cd6827812fbd2.png" alt="image.png"> U7 是唤醒键 + 语音输入键，按下 U7 按键可以让主控从低功耗睡眠状态唤醒，当主控正在工作时，按下按键进行语音输入。</p> <ol> <li>下载部分：</li> </ol> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/4fb3f491d8144cd5b081cd23dff89679.png" alt="image.png"></p> <p>使用USB转UART串口电路，实现一键烧录与通信。</p> <h2>软件代码</h2> <pre><code>./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 write_flash bootloader.bin@0x12010000 ftab.bin@0x12000000 ER_IROM2.bin@0x12A28000 ER_IROM3.bin@0x12268000 ER_IROM1.bin@0x12020000</code></pre> <p>使用sftool烧录的固件： 固件链接： <a href="https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases" target="_blank">https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases</a> 文件名：sf32lb52-xty-ai-tht.zip</p> <p><strong>注：</strong> 如果需要刷新固件，必须要擦除flash中已经烧录的固件， 擦除的指令如下：</p> <pre><code>./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 erase_flash 0x12000000 ./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 erase_flash 0x12010000 ./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 erase_flash 0x12020000 ./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 erase_flash 0x12268000 ./sftool.exe -p COM11 -c SF32LB52 erase_flash 0x12A28000</code></pre> <h2>注意事项</h2> <ul> <li>PCB布局的时候需注意器件拜访，有些器件焊盘没短接，DRC不报错，但是实际上无法覆盖焊接。</li> <li>3D外壳若开放TYPE C接口，注意一定要开大点，要不然得重新拆壳来烧录，比较麻烦。</li> </ul> <h2>优化空间</h2> <ul> <li>CH340的电路按当前设计无问题，但是有可降低成本的空间，比如CH340的供电可以直接通过5V输入。</li> <li>USB充电电路可以不使用LDO实现5V转4V的电路，可以通过肖特基二极管实现降压，这样更加节省成本，但是要注意后端电路，肖特基二极管对电流有影响，小智的功耗低，如有迭代版本可以尝试。</li> </ul>