T5-AI BOX 数字双麦语音方案

涂鸦 T5-AI BOX 数字双麦语音方案（T5AI-EVB-PRO）是采用涂鸦智能开发的一款嵌入式 Wi-Fi 和蓝牙双模模组 T5-E1 开发的语音交互 AI 盒子。AI 盒子在硬件上搭载 2 路 DMIC 且兼容 1 路模拟 MIC、1 路音频回采、1 路 Speaker、LCD 屏、锂电池充电管理等。支持豆包、DeepSeek、通义千问、OpenAI、Gemini 等大模型；支持按键唤醒、唤醒词唤醒、随意对话等功能，可以为用户提供生动有趣的 AI 语音交互体验，非常适合于 AI 智能玩具等产品。

功能框图

DMIC 说明

关于 DIMC 的声道设置

L/R 上拉对应左声道，L/R 下拉对应右声道。建议两个硅麦拾音孔之间的距离保持在 30 mm 为宜。

外设介绍

SPI 接口显示屏 IO 配置推荐

注意事项

天线净空声明

• 天线辐射方向外壳不可使用金属材质、或在塑料壳体表面使用含有金属成分的喷漆和镀层。天线周围避免使用金属螺丝、金属铆钉或其他金属器件影响天线的辐射。
• 顶盖到天线的距离会影响天线的性能。外壳距离天线越远，性能影响越小。
• 上下壳到天线的距离会影响天线的性能。外壳距离天线越远，性能影响越小。
• 模组尽量远离喇叭、电源开关、摄像头、HDMI、USB 等高速信号设备，避免引起干扰。
• 天线附近避免金属遮挡，如有同频信号干扰，需充分评估保证隔离度。

天线放置方式

• 水平放置
  模组建议放置在底板边缘，天线朝外，模组 GND 与底板 GND 平齐，并且充分连接。
• 嵌入放置
  模组嵌入底板上，在底板上开槽，开槽深度要与模组 GND 齐平或更深，开槽宽度距离模组板边间隔不低于 15 mm。如果开槽宽度继续加宽，性能相应提高，但相较于水平放置模式相对弱些。
• 垂直放置
  模组垂直插入底板卡槽内，天线朝上，模组 GND 与底板 GND 充分连接。理想情况下，天线周围净空 ≥ 15 mm。

Mic 和 Speaker 选型及相关设计方案

• Mic 选型

  • Mic 声学技术指标参考：
    • 模拟麦克风：Sensitivity ≥ -38 dBV，SNR ≥ 62 dB，THD ≤ 1%，AOP ≥ 120 dB SPL
    • 数字麦克风：Sensitivity = -26 ± 2 dBFS，SNR ≥ 62 dB，THD ≤ 1%，AOP ≥ 120 dB SPL
  • 建议优先选 Mems mic（更好的 SNR 和一致性与可靠性）。
  • Mic 的频响在 100 Hz ~ 8 KHz 内尽量保持平坦，频响波动 ≤ 3dB。
  • Mic 相位一致性在 100 Hz ~ 4 KHz 频段内，建议相位一致性 ≤ 5°，在 4 KHz ~ 8 KHz 频段内，相位 ≤ 10°。

• Speaker 选型

  • 各频段喇叭单体失真：100 Hz ~ 200 Hz，THD < 8%；200 Hz ~ 400 Hz，THD < 5%；400 Hz ~ 8 KHz，THD < 3%

• 回采和 PA 设计建议

  • 回声参考信号靠近喇叭侧，要求在 PA 输出端回采。
  • 扬声器⾳量最⼤时，输⼊到⻨克的回声参考信号不能有饱和失真，最⼤⾳量下功放输出 THD 满⾜：100 Hz ~ 10 KHz，THD ≤ 1%。
  • 最大音量时，扬声器系统的 THD 要求：100 Hz ~ 200 Hz，THD < 8%； 200 Hz ~ 400 Hz，THD < 5%；400 Hz ~ 8 KHz，THD < 3%。
  • 扬声器⾳量最⼤时，⻨克风处拾⾳的声压不超过 102 dB@1kHz。
  • ⾳量最⼤播放时，回采信号峰值 -3 dB 到 -6 dB。

• AEC 效果验证

  • Dump 3 路⾳频（1 路 Mic + AFE 回采 + AEC 消除后的⾳频），再使⽤音频工具软件查看⾳频是否存在饱和、丢数据等问题。

• Mic 腔体设计

  • 壳体上的麦克风 ID 拾音孔至少 ＞ 0.8 mm。
  • 壳体上的孔长越短越好，孔的直径越大越好，出音孔的径深比 ≥ 1:3。
  • Mic 要远离干扰源（如排风扇）或震动源（如喇叭震动、结构震动）。同时，麦克风需要有硅胶套和固体表面隔绝，起到降低壳体震动传声以及密封的作用。
  • 选择尽可能软的硅胶套减小 Mic 和模具之间的震动。
  • 拾音孔避免两端小中间大的前腔结构设计，形成谐振腔。

• Mic 和 Speaker 布板注意事项

  • 整机腔体的密封性需要保证 Mic 录⾳不会受到喇叭播放内部回录回震的影响。
  • 保证喇叭有单独⾳腔播放，且⻨克⻛与播放腔体完全隔离；部分因结构件产⽣的⽓孔⽤泡棉或者打胶等⽅式隔离。
  • Mic 拾音孔朝向和 Speaker 发声孔朝向不要在同一侧平面，角度最好为 90 度及以上。
  • 喇叭发声孔和麦克风拾音口距离尽可能远，条件允许的话建议 100 mm 以上。
  • ⻨克⻛与设备外壳之间也可以加硅胶套或泡棉等进⾏密封和防震。

烧录

• 连接 USB 数据线，选择串口。
• 串口 A 烧录，串口 B 读取日志。
• 烧录提示复位时，复位或断电重启。
• 固件烧录引脚 3.3 V、GND、TX0、RX0、RST。

PCB layout

• 电源走线尽量短、粗，环路尽量小；主芯片电源 Pin 上过孔至少两个 8 mil（内径），或一个 12 mil（内径）。
• 电源尽量以覆铜形式，散热注意多打地孔。注意单线电流承载能力。
  线宽对应值：表层 1 oz 铜厚为例，20 mil 线宽对应 1 A（不考虑温升）。
• 功放 IC 输出线需要差分走线，耦合走线需整组包地，线宽根据输出峰值电流进行计算，走线尽量短。
• 模块音频输出信号 AUDLP 和 AUDLN 需要走差分线并整组包地。
• 模拟 Mic 需差分走线并整组包地，建议线宽 8 mil 以上。

相关文档

• T5AI-EVB-PRO 原理图
• T5-E1 模组规格书
• T5-E1 设计指导
• LCD 屏规格书
• 音频质量调试