VWBK1 语音模组规格书

VWBK1 是一款单芯片实现的在线语音 Wi-Fi 模组。它支持在线语音交互和 IoT 应用的植入，可根据您的需求定制离在线混合交互方案。同时支持蓝牙音频传输，可帮您实现智能音箱、智能家电的语音入口开发和赋能。

产品特点

• 内置 Wi-Fi MCU、蓝牙 MCU、CEVA DSP 三个内核
  • Wi-Fi MCU：主频最高支持 240MHz
  • 蓝牙 MCU：主频最高支持 120MHz
  • DSP：负责语音打断，主频支持 320MHz
• 工作电压：3.3-4.2V，建议 3.3V/1A 供电
• 外设接口：12*GPIO（复用）、2*Uart、2*ADC、8*PWM（复用）、1*I2C
• 采样率：16K/16bit
• 语音输入：内置 4 路音频 ADC，可外接 4 路模拟麦克风
• 语音输出：内置立体声 2 路输出，可外接功放驱动大功率喇叭
• 推荐唤醒距离：不超过 5 米
• 推荐工作底噪：不超过 60 dBc/Hz
• Wi-Fi 连通性
  • 通道 1-14@2.4GHz
  • 802.11 b/g/n20
  • 802.11b 模式下，最大+16dBm 的输出功率
  • 板载 PCB 天线或者 IPEX 天线，天线增益 0.66dBi
• 蓝牙连通性
  • 蓝牙 5.0 版本完整标准，包含传统蓝牙（BR/EDR）和低功耗蓝牙
  • 输出功率高达 +3 dBm
  • 具有–88dBm 的低功耗蓝牙接收灵敏度

应用领域

• 智能音箱
• 语音助手
• 开关面板
• 照明灯具
• 大小家电
• 声光玩具

模组接口

模组实物及尺寸封装

VWBK1 模组的实物为带板载天线的模组，其正面为屏蔽盖，实物图如下：

• 模组实物图：

  

• VWBK1 共三边有引脚，另外一边为板载天线。三边引脚共 39 个 PIN，而其 PIN 间距为 1.5mm，模组尺寸大小为 20mm（W）*28mm（L）*3.6mm（H）。具体尺寸示意图如图所示（单位：MM）。

  

引脚定义

VWBK1 模组需要外接麦克风、功放、喇叭才能完成语音交互，其固件的按键和状态指示也需要特定的要求。对于语音模组默认需要的一些外设，涂鸦推荐以下处理方式：

• 麦克风（必选）：支持双麦，必须外接两个麦克风，其间距推荐 35-80mm。具体的麦克风规格推荐，可以联系您的涂鸦客户经理。

• 功放（必选）：具体的功放规格推荐，可以联系您的涂鸦客户经理。

• 喇叭（必选）：具体的喇叭规格和喇叭在结构内的设计，可以联系您的涂鸦客户经理。

• 语音状态指示灯（必选）：针对亚马逊语音系统，支持三色单灯、环灯和线灯三种灯效。

• 按键（必选）：支持禁麦、暂停、音量加、音量减按键。

其模组接口示意图如下，其中包含电源接口，指示灯接口，音频接口等。

以上共 39 个 PIN 脚，其具体 PIN 脚及功能定义如下表所述：

引脚序号	功能	类型	功能描述
2	TX1	IO	串口的 TX1，用于和 MCU 通信
3	RX1	IO	串口的 RX1，用于和 MCU 通信
4、5	VCC	P	电源输入
1、6、13、26、32	GND	P	地网络
7	DN/PWM3	IO	USB 的 DN，同时复用 PWM3，预留 C 灯
8	DP/PWM4	IO	USB 的 DP，同时复用 PWM4，预留 W 灯
9	ADC13	AI/IO	ADC13 接口，预留外设使用，GPIO 接口不足时可用作 GPIO
10	ADC12	AI/IO	ADC12 接口，用于接口按键，接音量 +/-/phone 等按键。
11	PWM9	IO	PWM9 调光接口（默认为语音状态指示灯，红色）
12	PWM8	IO	PWM8 调光接口（默认为语音状态指示灯，绿色）
14	PWM7	IO	PWM7 调光接口（默认为语音状态指示灯，蓝色）
15	PWM6	IO	PWM6 预留。用于驱动 GREEN 灯，并且预留用于红外 TX
16	PWM10	IO	PWM10 预留，用于驱动 RED 灯，并且预留用于红外 RX
17	ROUT-P	AO	右声道输出的正极，预留外接功放驱动喇叭使用
18	ROUT-N	AO	右声道输出的负极，预留外接功放驱动喇叭使用
19	LOUT-N	AO	左声道输出的负极，外接功放驱动喇叭使用
20	LOUT-P	AO	左声道输出的正极，外接功放驱动喇叭使用
21	MIC1P	AI	MIC1 的正极，用作 AEC 的输入接口
22	MIC1N	AI	MIC1 的负极，用作 AEC 的输入接口
23	GPIO24	IO	用于功放使能控制使用，SPK-EN
24	MIC2P	AI	MIC2 的正极，用作 AEC 的输入接口
25	MIC2N	AI	MIC2 的负极，用作 AEC 的输入接口
27	MIC3P	AI	MIC3 的正极，外接麦克风
28	MIC3N	AI	MIC3 的负极，外接麦克风
29	MIC4P	AI	MIC4 的正极，外接麦克风
30	MIC4N	AI	MIC4 的负极，外接麦克风
31	MICBIAS	P	麦克风的电源输出，用于外接麦克风的电源使用
33	GPIO2	IO	输入信号，用于麦克风的禁麦状态检测
34	PWM0	IO	PWM0 驱动，用于驱动 BLUE 灯
35	SDA	IO	I2C 的数据接口（需接上拉电阻），可驱动环灯及其他 I2C 传感器件
36	SCL	IO	I2C 的时钟接口（需接上拉电阻），可驱动环灯及其他 I2C 传感器件
37	TX3	IO	UART3 的 TX，调试接口
38	RX3	IO	UART3 的 RX，调试接口
39	RST	I	模组复位管脚

电气参数

绝对电气参数

参数	描述	最小值	最大值	单位
Ts	存储温度	-55	125	℃
VCC	供电电压	3.3V	4.2	V
静电释放电压（人体模型）	TAMB-25℃	-	±2000	KV
静电释放电压（机器模型）	TAMB-25℃	-	-	KV

工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-20	25	85	℃
VCC	工作电压	3.3	3.3	4.2	V
Vil	I/O 低电平输入	-0.3	-	1.32	V
Vih	I/O 高电平输入	2.06	-	3.6	V
Vol	I/O 低电平输出	-0.3	-	0.4	V
Voh	I/O 高电平输出	2.9	-	3.6	V
Imax	I/O 驱动电流	-35	-	35	mA

Wi-Fi 发射和接收功耗

工作状态	模式	速率	发射功率/接收	平均值	峰值(典型值)	单位
发射	11b	11Mbps	+16dBm	279	313	mA
发射	11g	54Mbps	+14dBm	280	309	mA
发射	11n	MCS7	+13dBm	274	304	mA
接收	11b	11Mbps	连续接收	184	187	mA
接收	11g	54Mbps	连续接收	184	187	mA
接收	11n	MCS7	连续接收	184	187	mA

工作模式下功耗

工作模式	工作状态，Ta=25℃，VCC=3.3V，未接 PA 功放和喇叭	平均值	最大值	单位
快联配网状态	模组处于快联配网状态	187	568	mA
空闲网络连接状态	模组处于联网状态	165	341	mA
语音控制状态	模组处于联网，同时语音唤醒	240	564	mA

射频特性

基本射频特性

参数项	详细说明
工作频率	2.400~2.484GHz
Wi-Fi 标准	IEEE802.11b/g/n(通道 1-14)
数据传输速率	11b：1，2，5.5，11（Mbps） 11g：6，9，12，18，24，36，48，54（Mbps） 11n：HT20MCS(0~7) Bluetooth LE/BR/EDR 1M
天线类型	PCB 天线，增益 0.66dbi

发射性能

TX 连续发送性能

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
RF 平均输出功率，802.11b CCK Mode 11M	-	16	-	dBm
RF 平均输出功率，802.11g OFDM Mode 54M	-	14	-	dBm
RF 平均输出功率，802.11n OFDM Mode MCS7	-	13	-	dBm
RF 平均输出功率，Bluetooth LE/BR/EDR 1M	-	3	-	dBm
EVM@802.11b CCK 11Mbps Mode 16dBm	-	-23	-	dB
EVM@802.11g OFDM 54Mbps Mode 13.5dBm	-	-27	-	dB
EVM@802.11n OFDM MCS7 Mode 12dBm	-	-28	-	dB
频率误差	-20	-	20	ppm

接收性能

RX 灵敏度

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
PER<8%，RX 灵敏度，802.11b DSSS Mode 11M	-	-87	-	dBm
PER<10%，RX 灵敏度，802.11g OFDM Mode 54M	-	-71	-	dBm
PER<10%，RX 灵敏度，802.11n OFDM Mode MCS7	-	-68	-	dBm
PER<30%，RX 灵敏度，Bluetooth LE 1M	-	-88	-	dBm

天线信息

天线类型

VWBK1 默认使用的 PCB 天线是 2.4GWi-Fi 频段的 MIFA 板载天线。

降低天线干扰

在 Wi-Fi 模组上使用 PCB 板载天线时，为确保 Wi-Fi 性能的最优化，建议模组天线部分和其他金属件距离至少在 15mm 以上。

用户 PCB 板在天线区域勿走线甚至覆铜，以免影响天线性能。

生产指南

涂鸦出厂的贴片封装模组建议使用 SMT 机器贴片，拆开包装后建议在 24 小时内完成焊接，如果拆封后未使用完建议放置在湿度不超过 10%RH 的干燥柜内，或重新进行真空包装并记录暴露时间，总暴露时间不超过 168 小时：

• SMT 贴片所需仪器或设备：

  • 贴片机
  • SPI
  • 回流焊
  • 炉温测试仪
  • AOI

• 烘烤所需仪器或设备：

  • 柜式烘烤箱
  • 防静电耐高温托盘
  • 防静电耐高温手套

• 涂鸦出厂的模组存储条件如下：

  • 防潮袋必须储存在温度＜40℃、湿度＜90%RH 的环境中

  • 干燥包装的产品，保质期为从包装密封之日起 12 个月的时间

    密封包装内装有湿度指示卡：

    

• 涂鸦出厂的模组当出现可能受潮的情况下需要进行烘烤：

  • 拆封前发现真空包装袋破损。
  • 拆封后发现包装袋内没有湿度指示卡。
  • 拆封后如果湿度指示卡读取到 10%及以上色环变为粉色。
  • 拆封后总暴露时间超过 168 小时。
  • 从首次密封包装之日起超过 12 个月。

• 烘烤参数如下：

  • 烘烤温度：卷盘包装 60℃，湿度小于等于 5%RH。托盘包装 125℃，湿度小于等于 5%RH（耐高温托盘非吸塑盒拖盘）。
  • 烘烤时间：卷盘包装 48 小时。托盘包装 12 小时。
  • 报警温度设定：卷盘包装 65℃。托盘包装 135℃。
  • 自然条件下冷却到 36℃以下后，即可进行生产。
  • 若烘烤后暴露时间大于 168 小时没有使用完，请再次进行烘烤。
  • 如果暴露时间超过 168 小时未经过烘烤，不建议使用回流焊接工艺焊接此批次模组，因模组为 3 级湿敏器件超过允许的暴露时间产品可能受潮，进行高温焊接时可能会导致器件失效或焊接不良。

在整个生产过程中，请对模组进行静电放电（ESD）保护。为了确保产品合格率，建议使用 SPI 和 AOI 测试设备来监控锡膏印刷和贴装品质。

• 推荐炉温曲线
  请根据回流焊曲线图进行 SMT 贴片，峰值温度 245℃，回流焊温度曲线如下图所示：
  

  • A：温度轴

  • B：时间轴

  • C：合金液相线温度：217-220℃

  • D：升温斜率：1-3℃/S

  • E：恒温时间：60-120S。恒温温度：150-200℃

  • F：液相线以上时间：50-70S

  • G：峰值温度：235-245℃

  • H：降温斜率：1-4℃/S

    以上推荐曲线以 SAC305 合金焊膏为例。其他合金焊膏请按焊膏规格书推荐炉温曲线设置。

• 储存条件

  
  数值单位为 mm。