VCT2 离线语音模组规格书

概述

VCT2 是涂鸦智能开发的一款高性能、低成本的离线语音识别模组。它由一个高集成度的语音识别芯片 CI1102、外扩 Flash、音频功放和外围电源芯片构成。内置了神经网络处理单元 BNPU，支持本地大词汇量语音识别，和内置的 CPU 核结合可以做各类智能语音方案应用。

模组的架构如下图所示：

特点

• 模组体积小巧，适合集成到各种整机结构中。
• 模组功耗低，可以应用到有能耗等级要求的产品和电池类产品中，模组运行功耗 ≤150mW。
• 低成本，超高性价比，该模组为行业内超低成本人工智能神经网络专用语音识别模组。
• 高性能，单麦克风方案实现超高识别率，超远距离识别，单麦降噪，单麦回声消除。
• 扩展性良好，通过I2C扩展Wi-Fi、Zigbee 和 BLE等IoT模组实现联网需求。
• 接口丰富，包含UART、PWM、ADC等。

应用领域

• 智能家居产品单机控制
• 酒店和地产等语音入口
• 娱乐和玩具

模组接口

尺寸封装

VCT2 共有 2 排 20个引脚，引脚间距为 2.0mm。

VCT2 尺寸大小：22mm (L) * 24mm(W) * 3mm (H)，如下图所示：

接口定义

模组引脚及复用关系对照如下表所示：

管脚号	管脚名称	I/O类型	IO驱动能力	IO上电默认状态	功能定义
1	TX0	IO，T+U	4mA	IN，T+U	1.UART0_TX 2.GPIO[0]
2	RX0	IO，T+U	4mA	IN，T+U	1.UART0_RX 2.GPIO[1]
3	SDA0	IO，T+D	4mA	IN，T+D	1.I2C0-SDA 2.GPIO[2]
4	SCL0	IO，T+D	4mA	IN，T+D	1.I2C0-SDA 2.GPIO[3]
5	PWM1	IO，T+D	4mA	IN，T+D	1.PWM[1] 2.GPIO[16]
6	PWM3	IO，T+D	4mA	IN，T+D	1.PWM[3] 2.GPIO[18]
7	PWM4	IO	4mA	IN，T+D	1.PWM[4] 2.GPIO[19] 3.I2C1_SDA
8	PWM5	IO	4mA	IN，T+D	1.PWM[5]输出 2.GPIO[20] 3.I2C1_SCL
9	TX1	IO，T+U	4mA	IN，T+U	1.UART1_TX 2.GPIO[23]
10	RX1	IO，T+U	4mA	IN，T+U	1.UART1_RX 2.GPIO[24]
11	AGND	P	-	-	模拟地
12	MIC+	-	-	-	麦克风正极
13	PG_EN	IO，T+D	4mA	-	1.FLASH_PG_EN引脚，上拉到3.3V进入UART升级模式 2.GPIO[31]
14	GND	P	-	-	地信号
15	SPK+	-	-	-	伴音功放输出
16	SPK-	-	-	-	伴音功放输出
17	PWM2	IO	4mA	IN，T+D	1.PWM[2]输出 2.GPIO[35] 3.ADC[2]_IN
18	I2C-INT	IO，T+U	4mA	IN，T+U	1.GPIO[37] 2.PWM[0] 3.ADC[0]_IN
19	GND	P	-	-	地信号
20	5V	P	-	-	模组5V供电输入

注意：PWM4、PWM5需同时配置为GPIO或PWM使用。

电路设计参考

电源

功放芯片采用5V电源供电，给模组的5V供电需保证600mA额定电流的供电能力。

PWM

模组有6路PWM输出。

ESD

模组内部没有ESD器件，需要在模组外部按需添加ESD器件，包括麦克风、喇叭、UART接口、电源等模组的外接端口。

GPIO

模组板所有I/O都可以配置为GPIO，所有GPIO都是3.3V电平。

参数列表

电气特性参数

模组电气直流特性参数如下表所示：

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位	备注
模组供电电压	-	4.5	5	5.5	V	5V为模组典型供电电压，输入超过5.5V电压会损坏模组。
模组播音状态电流（最大音量）	4欧2W扬声器	/	/	300	mA	模组在最大音量播音状态下，5V的瞬间电流可达到300mA，在部分网络音频播放状态下5V的瞬间电流可能达到500mA，原则上需要为模组提供一组驱动能力为600mA的电源供电。
模组工作电流	-	/	40	/	mA	典型值测试时为静音状态。最大值测试时为识别并播音状态。
安静环境下 监听状态电流	5V供电	/	29	/	mA	-
IO接口电平电压	-	3	3.3	3.6	V	-

注意：本模组推荐使用 4 欧，1.5W 扬声器。

温湿度参数

温湿度参数如下表所示：

参数	最小值	典型值	最大值	单位
模组工作环境温度	0	25	85	°C
模组存储环境温度	-20	25	100	°C
焊接温度	/	220	245	°C
模组存储湿度	0%	/	5%	RH

注意：模组需要真空保存，开封后4小时内焊接使用完毕，开封后未使用完的模组需要置于5%RH干燥柜并在48小时内焊接使用，在工厂暴露于空气中大于4小时后需要烘烤后再使用。

生产指南

1. 涂鸦出厂的可贴可插封装模组根据客户底板设计方案选择组装方式，底板设计为贴片封装时使用SMT贴片制程进行生产，如果底板设计为插件封装时使用波峰焊制程进行生产。模组产品拆开包装后建议在24小时内完成焊接，否则需放置在湿度不超过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制程）SMT贴片所需仪器或设备：
     • 贴片机
     • SPI
     • 回流焊
     • 炉温测试仪
     • AOI
   • （波峰焊制程）波峰焊所需的仪器或设备：
     • 波峰焊设备
     • 波峰焊接治具
     • 恒温烙铁
     • 锡条、锡丝、助焊剂
     • 炉温测试仪
   • 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：

     

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℃，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，不建议使用回流焊或波峰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

请根据制程选择相应的焊接方式，SMT参考回流焊接炉温曲线推荐，波峰焊制程参考波峰焊接炉温曲线推荐。设定炉温与实测炉温有一定差距，本文所示温度均为实测温度。

方式一：SMT回流焊接推荐炉温曲线（SMT制程）：

请参考回流焊炉温曲线要求进行炉温设定，回流焊温度曲线如下图所示：

• A：温度轴

• B：时间轴

• C：合金液相线温度区间为 217-220℃

• D：升温斜率为 1-3℃/S

• E：恒温时间为 60-120S；恒温温度区间为 150-200℃

• F：液相线以上时间为 50-70S

• G：峰值温度为 235-245℃

• H：降温斜率为 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。

方式二：波峰焊接炉温曲线（波峰焊制程）：

请参考波峰焊接炉温建议进行炉温设定，峰值温度260℃±5℃，波峰焊接温度曲线如下图所示：

波峰焊接炉温曲线建议		手工补焊温度建议
预热温度	80-130℃	焊接温度	360℃±20℃
预热时间	75-100S	焊接时间	小于3S/点
波峰接触时间	3-5S	NA	NA
锡缸温度	260±5℃	NA	NA
升温斜率	≤2℃/S	NA	NA
降温斜率	≤6℃/S	NA	NA

储存条件