语音模组 VWXR2 硬件设计指导

尺寸封装

VWXR2共有三排引脚，引脚间距为1.5mm；

VWXR2尺寸大小：20mm（W）*30mm（L）*3.6mm（H）。

尺寸如下图所示：

管脚定义

VWXR2模组如下图所示：

VWXR2模组引脚定义

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	ADC_CH5	外部模拟信号检测
28	ADC_CH0	ADC按键接口
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	UART1_RTS	串口1，用于MCU对接通讯，全串口用于流控
37	UART1_CTS
38	UART1_RX
39	UART1_TX
7、10、17、20、25、26、29	GND	GND
8、9	5V	5V电源

关于GPIO引脚使用说明

• GPIOB17（默认为配网&禁麦按键）。

• 配网指示灯以及语音相关的指示灯默认PWM0和PWM1，其他应用可以考虑采用PWM3/PWM5/PWM6做LED显示灯效扩展（PWM对呼吸灯支持会比较好，如果无需呼吸效果，GPIOA0/1/2/3/16也可以使用）。

• ADC_CH5可以根据用户需求用于外部模拟信号采集，输入电压要求低于2.5V。

• 针对GPIO资源比较紧张的应用，可以使用ADC_CH0根据客户实际需求采用分压的办法接多路按键以减少GPIO的占用，因为输入耐压2.5V，所以分压接法电源轨建议设计成1.8V，即外部提供1.8V的电源来设计分压方式的按键电路。

• PWM0/1/3/5/6这5路PWM在用于照明应用是可以分别用来驱动RGBCW，即

  • PWM0---->R 红灯
  • PWM1---->G 绿灯
  • PWM3---->B 蓝灯
  • PWM5---->C 冷色
  • PWM6---->W 暖色

• VWXR2的GPIO电平都是3.3V。

参考设计电路

VWXR2模组的最小系统设计

电源设计

具体设计可以参考上面的最小系统设计。

这里列举几个设计注意事项：

• 滤波电容C7不能太小，建议在10uF以上，注意耐压要在10V及以上。

• 考虑到模块输入的电源来源未知，如果电源噪声比较大的可考虑加一个磁珠。

• VCC-5V电压纹波不能太大，不能超过5.5V，超过可以会导致模块损坏，详细可以参考模块的规格书。

• VWXR2模块要求电源输出5V/1A以上的电源，来确保设备稳定运行。

MIC选型推荐和MIC电路

MIC电路如下所示，本方案推荐驻极体MIC，MIC选型可以参考如下表格，需注意，为了保证系统的性能，SNR要求要大于65db，灵敏度越高越好（-28db高于-30db），一般建议灵敏度要≥-30db。当然如果用户对性能要求不高，选型的参数可以适当放宽。

MIC电路部分，为了简化外围电路，外围只需要按如下图设计即可，预留ESD保护电路和TDD抑制电路。

SPK电路

VWXR2模块集成了D类功放，可以在5V供电情况下，驱动4欧姆的喇叭可以推出2W功率。SPK设计电路如下图所示。

由于客户会对喇叭会有各种各样的要求，选型的时候不做太多限定，但是请注意喇叭在额定功率下，THD不要≤10%。

麦克风选型指南

MIC选型参数介绍

以下是涂鸦验证过的一款驻极体MIC的规格书。

参数上：

• 灵敏度选的越高，拾音距离越远，一般要求不低于-30db。对距离要求不高的，可以选择灵敏度稍微低一些的驻极体MIC：例如-38db。

• S/N Ratio，信噪比部分，一般要求不低于64db。信噪比太低，会影响远场拾音效果。如果对拾音距离要求不高，可以视情况而定，选择信噪比低一些的MIC。

喇叭选型指南

喇叭选型很难有一个标准的方案可以推荐，原因有以下几点：

• 客户对喇叭的尺寸要求不一样，通常受限于ID。

• 客户对喇叭频响要求不一样。

• 客户对喇叭失真要求也不一样。

喇叭选型时您可以参考以下内容：

• 建议喇叭尽量功率控制在3W以内，（喇叭腔室到麦克风要衰减20dB以上）
• 喇叭的f0尽可能的低，THD在200HZ~8KHZ范围内小于10%（此要求针对非音箱方案，如果用在音箱上，THD指标请参考相关文档的选型指南）
• 喇叭和结构配合非常精密，相关的喇叭这块的腔体设计包括和MIC之间的声学约束规则请参考结构设计文档。
• 如果没有太多结构和音腔设计经验，推荐可以参考SPK-BOX。

复位电路以及配网电路

VWXR2复位电路可以参考下图，RST推荐上拉到VCC_BAT（通常是5V），低电平复位，建议预留ESD，详细请参考上面的最小系统设计电路

VWXR2配网和禁麦按键，可以参考下图，GPIO推荐上拉到VCC_CC（通常是3.3V），低电平有效，建议预留ESD。

ESD和TDD防护设计

下图是MIC电路ESD和TDD，ESD器件可以根据产品定义来选型，本文不做设计推荐。

TDD电路，C5,C6,C4等电容建议预留。如没有空间，可以去掉，一般用于手机滤除 TDMA 217Hz干扰。

TDD补充说明：

关于 MIC 这 3 个电容的作用截取一些较专业的解释可供参考：

• 当手机处于发射状态下，整个手机是处于手机发射的强磁场内，因此除了手机本身的防电磁干扰以外，对于MIC也提出了抗电磁干扰的问题。

• 设计上，采用在S-D之间并接电容的办法，根据频率的不同并接不同的电容，通常手机使用10P,33P两个电容分别针对GSM手机和两个频段，即900MHZ，1800MHZ

模块安放/天线位置

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 VWXR2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。

• 方案 1：天线在板框外
• 方案2：天线沿板边放置，且下方挖空
  
• 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
  

封装说明

VWXR2 外形尺寸如下图所示

注：1）[ ]内数值单位为mm，[ ]外数值单位为inch