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AI语音开发板AiPi-PalChatV1教程:硬件设计参考

AI语音开发板AiPi-PalChatV1教程:硬件设计参考 安信可科技
2025-05-26
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导读:定制你的语音小助手



注意


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AiPi-PalChatV1 是一款接入了小智AI智能体的微型语音交互开发板,专为轻量级智能语音场景设计。


基于安信可 Ai-WB2-12F 模组主控,具备高集成度、高性价比等特性,支持离线语音唤醒语音打断功能,结合2W/8Ω 扬声器与双供电模式(Type-C + 电池),适用于快速部署语音交互能力的硬件创新场景。


一、系统概述


设计目标



实现双电源输入(Type-C/电池)自动切换,支持 5V 系统供电。
集成 Ai-WB2-12F Wi-Fi/BLE 模组实现无线通信。
通过 VB6824 离线语音芯片实现离线语音唤醒和打断,支持音频采集、播放及 ACE 回声消除。

整体架构框图


二、模块设计规范


电源模块

双电源输入:Type-C(5V)与锂电池(3.7V)自动切换,优先使用 Type-C 供电;

充电管理:TP4054 实现锂电池恒流/恒压充电,最大充电电流 500mA;

升压输出:电池供电时通过升压芯片(如 STI3508C)输出 5V 系统电压;

降压输出:由 5V 降压为 3.3V 给模组和语音芯片供电。


设计要点

TP4054 关键参数:


  • BAT 引脚需接 10μF 以上陶瓷电容


  • 升压电路设计

参考电路


常用电压推荐选型表:

降压电路:为什么有升压还要降压?

答:升压的目的是确保功放芯片在电池供电情况下,能保持供电稳定,从而保持音质一致。降压电路主要是为了给 WiFi 模组和音频芯片供电。

DC/DC 芯片信号:RT8059

推荐电路

电源切换逻辑

Type-C 插入时,通过 MOS 管(如 AO3401)切断电池供电路径。


接口定义

引脚/网络名

类型

描述

USB_5V

输入

Type-C 5V 电源输入

BAT+

输入/输出

锂电池正极(3.7V)

VCC_5V

输出

系统主电源(5V±5%)

VCC_3V3

输出

模组和语音芯片供电电源(3.3V ±5%)


布局建议

热管理:TP4054 与升压芯片需远离敏感模拟电路,接地散热焊盘充分覆铜;

去耦电容:VCC_5V 和 VCC_3V3 输出端并联 10μF 电解电容 +0.1μF 陶瓷电容。


Ai-WB2-12F 模组

功能描述

提供 Wi-Fi/BLE 双模无线连接,通过 UART 与主控通信;

工作电压:3.3V@500mA 峰值。


设计要点

电源设计:推荐 DC/DC 芯片:RT8059,输入需≥4V,输出 3.3V;

退耦电容:10μF+0.1μF 靠近模组 VCC 引脚。


UART 接口:

LOG 日志

接口:RXD\TXD;

默认波特率:2000000。


离线语音通讯口

接口:IO3(RX)\IO4(TX);

默认波特率:2000000。


天线布局:PCB 天线区域禁止覆铜,周围≥5mm 净空区。


模组接口定义

引脚序号 Pin 引脚名称 描述

2

IO11

预留的 I2C 数据引脚:I2C_SDA

3

EN

模组复位引脚

4

IO12

预留的 I2C 使用引脚:I2C_SCL

6

IO17

预留的状态指示灯控制引脚

7

IO3

离线语音芯片的串口 RX 信号

8

VCC

3.3V 供电

15

GND

电源地

16

IO4

离线语音芯片的串口 TX 信号

19

IO5

预留的 WS2812 数据引脚

21

RXD

LOG 串口的 RX 信号

22

TXD

LOG 串口的 TX 信号

23

BOOT

烧录控制引脚,高电平进入烧录模式


离线语音模块(VB6824+8002A)

功能描述

VB6824 实现语音唤醒词识别与音频编解码,通过 UART 与 Ai-WB2-12F 交互;

8002A 功放驱动 8Ω/2W 喇叭,支持 PWM 输入。


设计要点

音频电路:VB6824 与 8002A 间串联 200nF 隔直电容;

喇叭走线需加粗(≥0.5mm),避免平行于数字信号线。


麦克风设计:

建议使用全向极柱体全向麦克风,灵敏度 -29dB ±3dB;

麦克风电源需 RC 滤波(2.2KΩ+22pF)。


AEC 回声消除:

喇叭输出引脚(DACR)串联 0.1uF 电容和 5.1KΩ电阻接入 PA1 和 PA0;


参考电路:


功放配置:

8002A 放大倍数设置:Avd= 2×(Rf/Ri)(默认 Rf=30K,Ri=10K,放大倍数6倍)。


VB6824 主要接口定义:


引脚序号 引脚名称 描述

1

USBDM

烧录与 LOG 引脚

2

USBDP

烧录与 LOG 引脚

3

PA1

AEC 回声消除采集引脚

4

PA0

AEC 回声消除采集引脚

5

PC7/MIC_BIAS

麦克风驱动引脚

6

MIC

MIC 输入接口

11

DACR

音频信号输出引脚,输出给音频功放芯片

14

PB10

通讯串口的 RX 信号

15

PB9

通讯串口的 TX 信号

17

PB5

功放控制信号


三、调试与测试


电源测试项

测试点 预期值 允许误差

TP4054 PROG

0.5V (500mA)

±5%

VCC_5V

5.0V

±3%

DC/DC 输出

3.3V

±2%


语音模块验证

唤醒测试:距离 30cm,信噪比≥15dB 时唤醒率>95%;音频失真:1KHz 正弦波输出 THD<1%。


唤醒词定制
如需定制唤醒词,请联系:sales@aithinker.com或18022036575



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●开发资料:https://docs.ai-thinker.com/

●官方教程:https://blog.csdn.net/Boantong_

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