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文档中心硬件产品开发云模组语音方案VWXR2-ES在线语音模组规格书

VWXR2-ES在线语音模组规格书

更新时间:2021-11-24 10:09:57下载pdf

产品概述

涂鸦IoT语音模组VWXR2-ES是基于XR872AT研发的搭载语音唤醒&降噪算法的IoT应用WI-FI模组,支持WLAN 802.11b/g/n+ARM Cotex-M4F,内置416KB SRAM和4MB PSRAM,匹配涂鸦云端语音技能+IoT平台,可帮助客户实现IoT产品的语音入口赋能,很好的支持了低成本在线语音控制的终端产品。

相比于VWXR2,VWXR2-ES更改了部分PIN脚的位置,新增了对外接功放的支持,可以更好满足客户在部分娱乐应用场景下需要大功率运放的需求。

语音模组示例方案:
VWXR2-ES在线语音模组规格书

特点

  • 内置低功耗32位cpu,可兼做处理器,主频最高支持380MHz
  • 工作电压:2.7-5.5V
  • 外设:9*GPIO,2*Uart,2*ADC
  • 天线支持:板载+可选ipex
  • 采样率:16K/16bit
  • 语音输入:内置2路音频ADC,可直接模拟mic
  • 音频输出:1路
  • 板载音频功放:最大支持2.6W
  • 外部功放支持:LOUT输出,支持外接功放
  • 推荐唤醒距离:<=3m
  • 推荐工作底噪:<=60dbC
  • 默认语音技能:天气、百科、日历、计算器、成语、翻译、已支持音乐内容点播- 支持线性双MIC,间距灵活可调(>40mm),ID和MD结构设计灵活,易集成

唤醒率:

指标 距离 指标标准
平均安静唤醒率 3米 ≥95%
平均打断唤醒率 1米 ≥90%
平均噪音唤醒率 (55-65dbc) 3米 ≥90%
误唤醒次数 2米 24小时<=3次

说明:唤醒率因受唤醒模型的大小、结构、硬件电路、麦克风灵敏度和信噪比、播放喇叭饱和度失真度等参数影响,此指标标准只作为参考。

主要应用领域:

  • 智能家居,大小家电
  • 语音面板开关

模块接口

尺寸封装

VWXR2-ES共有三排引脚,引脚间距为1.5mm;

VWXR2-ES尺寸大小:20±0.35mm(W)*30±0.35mm(L)*3.6±0.15mm(H),正面尺寸图如图所示:

VWXR2-ES在线语音模组规格书

引脚定义

如下图,VWXR2-ES需要外接MIC和喇叭才能完成语音交互,对于语音模组默认需要的一些外设我们推荐以下处理方式:

  • 麦克风(必选):mic的引脚固定,必须外接两个MIC,MIC间距推荐40-80mm,具体的mic规格推荐可以咨询涂鸦技术人员;
  • 喇叭(可选):对于需要声音交互的客户,VWXR2-ES内置功放和解码器,可根据需求外接1-2.6W的喇叭,如不需喇叭,也可选择下述的灯光交互方式;
  • 语音状态指示灯(可选):对于成本敏感、产品空间有限无法安装喇叭、或不需声音反馈交互的客户,VWXR2-ES也支持双色指示灯交互,用户可不接喇叭,根据指示灯反馈来提示用户语音控制IoT的结果;
    VWXR2-ES在线语音模组规格书
    VWXR2-ES的具体接口引脚如表1所示:
引脚序号 功能 描述
1 GPIO GPIOA0
2 GPIOA1
3 GPIOA2
4 GPIOA3
5 GPIOB16
6 GPIOB17(默认为配网&禁麦按键)
11 RST 系统复位,低电平复位
12 PWM0 PWM调光接口(默认为语音状态指示灯,推荐红色)
13 PWM1 PWM 调光接口(默认为语音状态指示灯,推荐蓝色)
14 PWM3 PWM 调光接口
15 PWM5 PWM 调光接口
16 PWM6 PWM 调光接口
18 SPK+ 喇叭正极
19 SPK- 喇叭负极
21 MIC1- MIC1负极
22 MIC1+ MIC1正极
23 MIC2+ MIC2正极
24 MIC2- MIC2负极
27 LOUT 音频模拟信号输出(接外部功放)
28 SPK-EN 外部功放检测,外部功放使能控制
30 TWI0-SCL I2C
31 TWI0-SDA
32 IR_RX 红外接收引脚
33 IR_TX 红外发射引脚
34 UART0-TX 日志串口,烧录串口
35 UART0-RX
36 ADC_CH5 外部模拟信号检测
37 ADC_CH0 ADC按键接口
38 UART1_RX
39 UART1_TX
7、10、17、20、25、26、29 GND GND
8、9 5V 5V电源

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 -40 70
VCC 供电电压 3.3V 5.5 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
推荐供电电压5V

工作条件

参数 描述 最小值 典型值 最大值 单位
Ta 工作温度 -5 25 45
VCC 工作电压 3.3 5 5.5 V
Vil IO低电平输入 -0.3 - 1.32 V
Vih IO高电平输入 2.06 - 3.6 V
Vol IO低电平输出 -0.3 - 0.4 V
Voh IO高电平输出 2.9 - 3.6 V
Imax IO驱动电流 -35 - 35 mA

Wi-Fi发射功耗

Wifi TX 模式 速率 发射功率 典型值 单位
11b 11Mbps 17dBm 267.2 mA
11g 54Mbps 15dBm 272.0 mA
11n MCS7 15dBm 246.0 mA

备注:VBAT=3.6V,VDD_ANA=1.8V,internal TOP LDO supply。

Wi-Fi接收功耗

WIFI RX 参数 模式 速率 典型值 单位
ACTIVE 1M DSSS 72 mA
54M OFDM 84 mA
DEEP SLEEP 11b 55 mA
11g - mA

备注:VBAT=3.6V

工作模式下功耗

工作模式 工作状态,Ta=25℃,VCC=5V PA 输出功率为0.5W,SPK为4欧姆 平均值 最大值 单位
快联配网状态 模块处于快联配网状态 157 418.9 mA
空闲网络连接状态 模块处于联网状态 88.2 288.6 mA
语音控制状态 模块处于联网,同时语音唤醒 120 370 mA

射频特性

基本射频特性

参数项 详细说明
工作频率 2.400~2.4835GHz
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:HT20MCS0~7
天线类型 PCB 天线

Wi-Fi输出功率(TX连续发送功率,VBAT=5V)

参数项 最小值 典型值 最大值 单位
RF 平均输出功率,802.11bCCKMode-- 11M 16 17 - dBm
RF 平均输出功率,802.11gOFDMMode --54M 13 14.5 - dBm
RF 平均输出功率,802.11nOFDMMode --MCS7 12 13.5 - dBm
频率误差 -20 - 20 ppm

Wi-Fi接收灵敏度(RX灵敏度,VBAT=3.6V)

参数项 最小值 典型值 最大值 单位
RF 平均输出功率,802.11bCCKMode --11M -87.8 -89.8 - dBm
RF 平均输出功率,802.11gOFDMMode --54M -74.4 -76.4 - dBm
RF 平均输出功率,802.11nOFDMMode --MCS7 -72.3 -74.3 - dBm

天线信息

天线类型

VWXR2-ES默认使用的 PCB 天线是 2.4GWiFi 频段的 MIFA 板载天线,天线增益为-0.25dBi。

降低天线干扰

为确保 RF 性能的最优化,建议模块天线部分和其他金属件距离至少在 15mm 以上。 由于 M1的使用是通过 SMT 工艺,贴到主控板上配合其他元器件一起应用。 那么 PCB 天线的摆放位置和摆放方式会直接影响 RF 性能。以下是我们推荐的摆放位置, 和不建议的摆放位置。 推荐使用方案 1 和方案 2 的摆放位置,天线在板框外或天线附近挖空。性能和单独 模块 RF 测试性能基本一致。 如果设计受限必须将 PCB 天线放在底板上,可以参考方案 3 的摆放方式,天线在 板框内,但天线附近不覆铜和走线。但射频性能会有一些损失,差不多衰减 1-2dBm。 不建议使用方案 4 的摆放位置,天线在板框内,且天线下覆铜或走线。射频信号会 明显的衰减。

VWXR2-ES在线语音模组规格书

  • 方案 1:天线在板框外

  • 方案 2:天线沿板边放置,且下方挖空

    VWXR2-ES在线语音模组规格书

  • 方案 3:天线沿板边放置,且下方均不覆铜 方案 4:天线板框内放置,且下方挖空

PCB推荐封装

VWXR2-ES在线语音模组规格书

注:[ ]外数值单位为mm,[ ]内数值单位为inch

生产指南

  1. 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
  2. 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:

      VWXR2-ES在线语音模组规格书

  3. 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
  4. 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
  5. 在整个生产过程中请对模组进行静电放电(ESD)保护。
  6. 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:

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  • 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

    注意: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

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