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基於國民技術N32WB031的藍芽語音遙控器解決方案

2024-03-08數碼

N32WB031系列藍芽芯片是國民技術新一代高效能、超低功耗的藍芽5.1芯片,具有豐富的外設介面,在工業/能源、金融/消費、醫療、家電及汽車等行業領域用途非常廣泛。

本文介紹的藍芽語音遙控器方案采用N32WB031超低功耗藍芽芯片作為主控芯片實作紅外來鍵碼、藍芽鍵碼和藍芽語音功能,並可支持ATV遙控、私有語音遙控等遙控器功能。遙控器待機功耗≤5uA,2節AAA電池待機壽命10年以上;按鍵100次/天,平均功耗<30uA,2節AAA電池使用壽命3年以上。國民技術可提供完整的ATV遙控器方案參考,方便客戶快速開發。

  1. 方案功能特性

藍芽語音遙控器方案架構圖

基於N32WB031系列實作的藍芽語音遙控器方案具有如下功能特性:

  • 硬件紅外發射 (IRC)
  • 萬能紅外學習 (TIM)
  • 低功耗睡眠,任意鍵喚醒 (KEYSCAN)
  • MIC差分ADC輸入,整合PGA放大,整合MIC Bias供電電路 (ADC)
  • ADC內部通道直接采集VCC電池電壓
  • 語音數據支持16bit 16kbps輸出,可軟件降速為8kbps 輸出
  • 支持六軸傳感姿態解析
  • 支持ADPCM,SBC等語音壓縮演算法
  • 支持Google Voice over BLE spec 1.0 協定
  • 支持OTA空中升級
  • 支持單載波和產測模式
  • 支持組合鍵功能
  • 藍芽保持連線1秒握手一次平均功耗 10uA
  • 提供硬件設計參考,產測方案和上位機
    1. 方案技術規格

    主控芯片型號

    N32WB031KCQ6-1

    藍芽協定

    BLE 5.1

    工作電壓

    2.0~3.0V(兩節AAA幹電池)

    工作電流

    (VDD=3.0V)

    按鍵 < 10mA(含MCU及RF功耗,LDO供電模式)

    紅外 < 25mA(長按鍵,含MCU及RF功耗,LDO供電模式)

    語音 < 10mA(含MCU及RF功耗,LDO供電模式)

    待機電流

    ≤5uA(如果包含姿態傳感器≤13uA)

    紅外發射角度和距離

    紅外直線 > 8m

    紅外15°> 6m

    藍芽工作距離

    藍芽 > 10m

    語音操作距離

    >10m (空曠環境)

    支持作業系統

    ATV 7.4以上版本

    無線發射功率

    -20 ~ +6dBm

    載波頻率偏移

    < ±20 kHz(載波頻率偏移可使用產測工具校準)

    廣播參數

    配對廣播間隙:50毫秒,持續時間:60秒

    回連廣播間隙:50毫秒,持續時間:60秒

    連線參數

    連線間隙:12.5毫秒,Latency:79,連線超時:8秒

    1. N32WB031在藍芽語音遙控器套用中的優勢特點

    N32WB031系列藍芽芯片豐富的資源和出色的效能指標可滿足藍芽語音遙控器的各項功能需求,芯片的各項功耗指標顯著優於其他方案。

    高效能:

  • M0內核,主頻64MHz,48KB SRAM,Flash容量最大512KB
  • 符合藍芽BLE 5.1規範
  • 射頻接收靈敏度:-96dBm@1Mbps
  • 可編程的發射機功率,最大可達+6dBm
  • 支持2Mbps/1Mbps/Long Range模式,1Mbps模式下空曠環境下通訊距離可達100米,數據傳輸速度可達80KB/s
  • 低功耗:

  • SDK已做好配置,可在低功耗、短啟動時間和可用的喚醒源之間選擇最佳低功耗模式(SLEEP模式、PD模式)
  • 功耗指標如下:Sleep with 48KB RAM:1.4μAPower Down模式:130nABLE接收電流 (含MCU功耗):3.8mA@3VBLE發射電流 (含MCU功耗) :4.2mA @0dBm/3V104個按鍵自動掃描時芯片功耗僅2.9uA
  • 豐富外設:

  • 硬件KEYSCAN,8/10/13個GPIO可配置為44/65/104個按鍵功能
  • IRC,支持可配置任意紅外遙控協定,支持紅外學習
  • 10位1.33Msps ADC,可配置為16位元16Ksps
  • 支持模擬MIC輸入,PGA放大
  • 支持基本/通用/高級TIMER,RTC,WWDG,IWDG
  • 支持LPUART,USART,SPI,I2C等
    1. N32WB031套用方案開發

    N32WB031藍芽芯片用途廣泛,除了藍芽語音遙控器,還可套用於個人儲能、BMS,水表、電表、燃氣表,以及鐵塔、電梯控制等工業與能源套用場景,藍芽KEY、可穿戴器材、電子煙、電容筆、兩輪車報警器、智能門鎖、IPCAM、智能燈控、資產標簽、電子價簽、血壓計、按摩儀等金融、消費及健康醫療套用場景,以及洗衣機、幹衣機、ETC、無感解鎖等家電和汽車周邊套用場景。

    N32WB031完備的套用開發生態包括開發評估板與開發工具軟件等軟硬件開發工具,中英文文件資料齊全,包含產品簡介、數據手冊、使用者手冊、開發板設計原始檔(含原理圖/PCB/BOM)、硬件設計指南、 SDK、固件升級使用指南、產品測試報告 (含BQB DID、ROHS報告、手機相容性報告)。

    N32WB031_STB_V1.3開發板

    N32WB031的SDK開發工具包中還提供有多種開發常式,幫助使用者快速上手進行各種套用開發。

    SDK (1.3.3版本)提供的開發常式如下:

  • 藍芽從機(Slave)常式,含3從常式
  • 藍芽主機(Master)常式,含主從切換、3主、一主一從常式
  • 固件升級常式及配套上位機工具
  • 認證常式 (覆蓋BQB測試、FCC/CE/SRRC認證測試)
  • 通用外設常式
  • 基於N32WB031的藍芽語音遙控器方案目前已在大批次套用,N32WB031開發套件資料可從國民技術官網或資料下載伺服器(ftp://download.nationstech.com)下載,有關藍芽語音遙控器解決方案更多的詳細技術資訊,可聯系國民技術或各授權代理商獲取。