音頻芯片WT2605在錄音產(chǎn)品中的應(yīng)用與實現(xiàn)

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)用與實現(xiàn)，主要依靠音頻芯片通過ADC采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編碼為音頻流數(shù)據(jù)存儲在本地，也可通過外設(shè)將數(shù)據(jù)傳給藍(lán)牙/WiFi/4G模塊，實現(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WT2605芯片進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的編解碼以及存儲等操作，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USB 2.0接口，支持主機(jī)和從機(jī)模式。

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

7： 一個全雙工UART接口，通訊速率高達(dá)1Mbps，主要通過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，MIC內(nèi)部設(shè)計可以簡單理解為一個電容，電容的一端是固定的，另一端是可動的，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幅度和頻率有隨著聲音輸入變化而變化的電信號，WT2605通過ADC對這個變化的電信號進(jìn)行采樣，經(jīng)過濾波后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號編碼為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個點，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大，所以一般不會直接保存為PCM格式，經(jīng)過編碼后的MP3格式基本上能夠滿足大部分應(yīng)用場景，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WT2605采集MIC的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)編碼后存儲到SPI FLash或者TF卡內(nèi)，同時通過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，實現(xiàn)本地錄音數(shù)據(jù)的存儲和錄音數(shù)據(jù)上傳功能，系統(tǒng)框圖如下：

電路設(shè)計

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)存儲到SPI FLash內(nèi)，同時WiFi模塊實時獲取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，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MIC工作原理的介紹，可以知道經(jīng)過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輸出端的動態(tài)電平范圍，也就是靈敏度，若經(jīng)過的電流太小，輸出的電平較小，錄音時被當(dāng)做噪音濾掉，在電路設(shè)計時，這個電路參數(shù)的設(shè)置需要綜合考慮噪音和靈敏度。

2 功放電路

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

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，一個有效的命令幀必須包含：幀頭，命令包長，命令包，校驗碼，幀尾等五部分。

幀頭由1個固定的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，幀類型包含下傳命令幀（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）。

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

校驗碼，為命令包長+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。

審核編輯：湯梓紅