<h2>视频链接：</h2> <p><a href="https://www.bilibili.com/video/BV13UpFzFEkD/" target="_blank">【立创开发板小智AI训练营】嘉立创小智Al 训练营学习复刻成果[客编:6547564A]</a></p> <h2>项目简介</h2> <p>本项目是基于立创开源SF32LB52蓝牙模组的小智 AI 对话机器人，初体验简易 AI 语音交互解决方案。项目硬件与软件均完全开源，除主控芯片外其余元器件均采用DIP插件式封装，降低了焊接难度，比较适合像我这样的电子爱好者。产品尺寸精致便携，但更期待下一期的SMD封装+软包锂电池的版本，这样体积就更迷你了。这也是本人第一次参加立创的开源复刻培训项目并完整跟下来，虽然在活动截止日期后几天才完成焊接和烧录，导致无法参加毕业证书和另外的福利奖品领取，但整个过程还是学到了很多东西，增强了本人DIY的信心，非常感谢立创团队的无私帮助。</p> <h2>项目功能</h2> <p>制作的小智 AI 对话机器人外观致敬以前的黑白小电视，所以采用了1.69寸的圆角LCD屏幕，带有LED指示灯和一个备用按键以及一个语音多功能按键。手机共享WIFI热点并开启“蓝牙网络共享”后，小智AI机器人可使用蓝牙连接手机实现网络连接。</p> <h2>项目参数</h2> <p>项目的相关功能参数介绍：</p> <ul> <li>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。</li> <li>电源使用了电池盒安装一节 <a href="https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=17&amp;id=867320144222&amp;mi_id=MlQxlrbcXr36eBkZf8Dm8Yicg2ChoU_BQBtnA84Mfv4cEVxvsfHLfkMawuF2Ot7-ryp4I9CZ6Y41qdv7IbzjXdyIKojnEw25dIeQa1hWdEE&amp;ns=1&amp;skuId=5694529265908&amp;spm=a21n57.1.hoverItem.14&amp;utparam=%7B%22aplus_abtest%22%3A%22d50fd729ed98c4acedb7cc6473f56854%22%7D&amp;xxc=taobaoSearch" target="_blank">CR123A 电池</a>电压3.7V,尺寸34(L) x 16.5(W) mm,带 TYPE-C接口，可以直接充电。</li> <li>音频功放选用型号是 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。</li> <li>屏幕显示使用的是 <a href="https://item.taobao.com/item.htm?id=694205959541" target="_blank">1.69寸TFTST7789小屏240x280显示器LCD圆角屏SPI彩屏</a>，屏幕通过SPI协议控制，供电 3.3V。</li> </ul> <h2>原理解析（硬件说明）</h2> <p>项目的设计原理拆分解析：</p> <p>本项目由以下部分组成，电源部分、主控部分、音频功放部分、麦克风部分、屏幕显示部分、按键部分、指示灯部分和下载部分。</p> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/143b65444ffb4553b82d65fbf04fca00.png" width="400" alt="143b65444ffb4553b82d65fbf04fca00.png"> <p>图1--电源电路：</p> <pre><code>BAT1 是一个电池盒，可以容纳一节 CR123A 电池。故要供电的话，需要使用小型柱形电池 CR123A 进行供电。SW1 是整个项目的电源开关，通过拨动 SW1 开关，进行断电和通电。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/062a882d409544e7a73d524792824d94.png" width="400" alt="062a882d409544e7a73d524792824d94.png"> <p>图2--主控电路：</p> <pre><code>主控用的是立创·开源SF32LB52模组，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。 在本项目中，直接让电池电源直连模组的电源输入引脚 VSYS。这里需要注意该模组电压范围要求 3.7V~4.7V。3.3V 和 5V 供电都不行。 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。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/9de21b4a2c8541cb823ba7402589bc0d.png" width="400" alt="9de21b4a2c8541cb823ba7402589bc0d.png"> <p>图3--音频电路：</p> <pre><code>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。关于该电路每一个器件为什么这么放，是参考手册中的典型应用电路。根据数据手册的典型应用电路的推荐和我们项目的实际情况，最后采用的是 差分输入模式的典型应用电路。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/5fe355b78d734d6291e9b71dff451f78.png" width="400" alt="5fe355b78d734d6291e9b71dff451f78.png"> <p>图4--喇叭电路：</p> <pre><code>麦克风咪头（通常为驻极体话筒）的核心是一个可振动的极板（振膜）与固定背极板组成的电容。 当声音振动波作用在振膜上时，会导致其与背极板的距离动态变化，从而改变电容值。当有声音时，器件内部电容发生变化，这一变化会引发电容两端的电荷移动，产生微弱的交流电信号（模拟信号）。 但是虽然麦克风内部的驻极体材料自带永久电荷（无需外部供电维持电场），即使没有电源输入，麦克风也能够使用，但是为了确保麦克风能够正常稳定的工作，通常是需要提供一个基准电压（通常2~5V），使内部电容处于预充电状态，确保声音引起的电容变化能转换为有效电流信号。 在原理图中，R3 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。R3 的电阻值为 10K，测试效果能够接受，过低则采集的音频信号弱，过高则易引入噪声。 在原理图中，U4 电容的作用就是对采集的信号进行滤波，滤除高频噪声，大多是滤除滋滋滋的声音或者声音沙哑问题。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/79dbd07c76ed4eb5b6fe07b8a2824e62.png" width="400" alt="79dbd07c76ed4eb5b6fe07b8a2824e62.png"> <p>图5--屏幕电路：</p> <pre><code>这里SPI的通信控制信号引脚，可以使用主控的硬件SPI外设，实现更高的通信速率，更快的屏幕刷新。但是使用主控的硬件SPI外设，则需要选择特定的引脚。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/3d4339b9c4394f78bcb4f5ad011350a3.png" width="400" alt="3d4339b9c4394f78bcb4f5ad011350a3.png"> <p>图5--按键电路：</p> <pre><code>每一个项目基本都需要有人机交互部分，本项目通过按键进行控制，U2 PA34_KEY 是唤醒键 + 语音输入键，按下 U2 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。 U1按键目前待定用途，设计出来备用。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/d33042417a4e4f9da0043f15cccce46d.png" width="400" alt="d33042417a4e4f9da0043f15cccce46d.png"> <p>图6--指示灯电路：</p> <pre><code>用于指示模组状态。通过模组IO控制。IO输出低电平LED灯亮，IO输出高电平LED灯灭。但我在实际使用中没看到LED亮过。</code></pre> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/1b138b00456a4a129d9b7f62a12cbd47.png" width="400" alt="1b138b00456a4a129d9b7f62a12cbd47.png"> <p>图7--下载电路：</p> <pre><code>模组的下载是通过串口进行下载的，必须使用 PA18 和 PA19 引脚下载。本项目直接使用 CH340X 模块的接口作为下载器。实测能够正常下载和串口调试通信。</code></pre> <h2>软件代码</h2> <p>项目完整源代码与固件文件已开源，可通过以下链接获取： <a href="https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases" target="_blank">https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases</a></p> <p>仓库包含内容：</p> <pre><code>主控 SF32LB52 的固件源代码（一共需要bootloader.bin、ER_IROM2.bin、ER_IROM3.bin、ER_IROM1.bin 和ftab.bin这五个文件） 烧录工具：sftool用于SF32系列SoC芯片的烧录</code></pre> <p>建议先下载sftool工具，下载完成后将这些文件放在sftool文件夹中，与sftool.exe同一路径。</p> <h2>注意事项</h2> <p>设计制作时需重点关注的点或是易错的地方：</p> <ul> <li>使用sftool工具烧录固件，需要注意的是命令中的 ./sftool.exe 中的斜杠，在不同操作系统中有不同的表现： windows是反斜杠，linux是斜杠。</li> <li>Android手机的蓝牙设置界面，通过打开个人热点共享中的蓝牙共享网络功能。</li> <li>该板子的功放最大输出功率仅有 1W，建议使用 8Ω的喇叭。</li> </ul> <h2>组装流程</h2> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ecfc69645c334807acc4e5bedfd421c8.jpg" width="400" alt="ecfc69645c334807acc4e5bedfd421c8.jpg"> <p>图1：插入LCD屏幕</p> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/bed7dd7ba87e469aa41c6260f7a4cea5.jpg" width="400" alt="bed7dd7ba87e469aa41c6260f7a4cea5.jpg"> <p>图2：放入电池</p> <pre><code>3D打印的底壳高度矮了，放入电池后有点凸起，本来还打算制作个后盖的，现在盖不上了。</code></pre> <h2>实物图</h2> <p>组装完成后完整实物图</p> <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/97656484ee9647779bb39727bce6a9df.jpg" width="400" alt="97656484ee9647779bb39727bce6a9df.jpg"> <p>图1：成品实物图 本来设计了上下壳连接的螺丝孔，但不知为何打印出来都是光孔了。</p>