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VCT2 离线语音模组规格书

更新时间:2021-07-08 12:03:14下载pdf

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:

VCT2 离线语音模组规格书

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:

VCT2 离线语音模组规格书

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:

      VCT2 离线语音模组规格书

  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℃,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:

VCT2 离线语音模组规格书

  • 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:

VCT2 离线语音模组规格书
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

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