---

一、前言

语音模块是实现人机语音交互的核心组件，集成了语音识别（ASR）、语音合成（TTS）和音频处理功能，广泛应用于智能家居、工业控制和物联网设备中。它能将语音指令转化为控制信号，如“打开灯光”，也可将文本信息转为语音播报，如环境数据提醒。选型时需根据是否联网、音质要求、功耗和环境适应性综合考量，离线模块保障隐私与响应速度，联网方案支持更复杂的自然语言交互。

---

二、系统介绍

本项目在串口屏项目基础上新增语音控制功能，原项目具体内容请查看串口屏的应用该篇文章，本文主要讲解新增语音控制功能内容。

1.项目实现的功能

在现有编码器操作基础上，新增语音交互控制模块，实现以下功能扩展。

（1）基础语音控制功能：
● 定时提醒：支持久坐定时语音设定并提醒
● 亮度调节：支持语音指令调整屏幕亮度
● 动画管理‌：支持语音触发播放或取消动画播放

（2）进阶功能：
● 音量控制：音量大小调节功能
● 语音管理：支持语音启动或禁用

2.项目核心硬件组成

（1）语音芯片：采用启英泰伦CI1312（封装SOP16）第三代高性能神经网络智能语音芯片，集成了启英泰伦自研的脑神经网络处理器BNPU V3和CPU内核，系统主频可达220MHz，内置高达640KByte的SRAM和2MByte的Flash。且集成多模态语音识别、自适应学习系统及深度降噪算法等核心功能模块，还支持汉语、英语、日语等多种全球语言。

设计PCB板时可以将UART0通信引脚引出，方便对芯片进行固件升级。芯片的PA4引脚内置上拉电阻，上电默认为升级模式，时长为850ms。如果需缩短开机时间，可在PA4引脚与地之间串联两个2.2KΩ下拉电阻，在两电阻间若提供高电平信号也可触发开机升级模式。同时UART1通信引脚用于与主控芯片进行数据接收和发送的双向传输。

（2）功放芯片：8002A（封装SOP8）是一款AB类单声道桥式音频功率放大器，应用电路简单，只需要极少数外围器件，输出不需要外接耦合电容，适合低电压、低功耗音频应用方案上使用。单位增益稳定，通过配置外围电阻可以调整放大器的电压增益，方便应用。

SHUTDOWN端口作为功放芯片的模式控制引脚，可通过主控芯片输出的控制信号实现功放工作状态的切换，此目的不在于降低功耗，更多的是根据项目应用而控制转换。当控制信号为高电平时，功放进入关闭模式；当控制信号为低电平时，功放切换至正常工作模式。本项目中该引脚接地处理以确保功放持续处于正常工作状态。

芯片输出运放增益由内部电阻固定，而输入增益可通过外部电阻进行调节。增益设计计算公式为：

$$Avd=2\ast （Rf/Ri）$$$$（Rf为原理图中的R5，Ri为原理图中的R6）$$

输入的耦合电容选择如下，即可满足系统的性能：
$$Cby=1uF$$$$（电压基准端外接电容，为原理图中的C4）$$
$$Ci=0.1uF$$$$（输入耦合电容，为原理图中的C6）$$

（3）麦克风：选用差分麦克风，其信号线长度应小于20cm，以减少干扰源。为确保语音识别效果，需将电源纹波控制在300mV内，并增加瞬态抑制二极管构建浪涌防护电路。

（4）喇叭：选用4R/3W规格的3370腔体喇叭，其低阻抗特性可有效匹配功放输出，同时需在电源供电设计中预留充足电流余量，以确保大动态信号驱动时的瞬态响应能力，避免因电流不足导致的失真或保护性关断。

---

三、项目软件开发

1.开发前期准备工作

本项目软件设计是通过启英泰伦语音AI平台开发，该平台提供完整的开发支持，可加速产品落地进程。开发者可通过官网（官网地址 ）注册账号后，在“开发资料”栏目下载语音芯片规格书、开发工具及SDK代码等资料。同时，在“文档中心”提供详细的开发流程指南、软硬件协同开发说明及视频教程等内容。

开发者可根据项目需求灵活选择零代码开发或SDK代码开发。若采用SDK开发，需要搭建集成开发环境，具体操作可参考"文档中心"中"IDE搭建与使用"指南，该文档详细说明了Visual Studio Code编辑器的安装、工程管理插件的安装以及工程编译等内容。

2.软件零代码开发

（1）登录启英泰伦语音AI平台后，进入“功能开发”页面，在“产品开发”选项中选择“离线语音识别大模型应用”，进入该应用后再选择“语音识别固件及SDK开发”选项。

（2）点击“新建项目”后，然后在“产品信息”窗口内填写项目参数，可以将鼠标悬停在问号标志上即可查看详细说明。项目配置需包含单麦语音识别、芯片型号为CI1312、离线应用场景（ASR-Offline），其余参数可根据实际需求补充，填写完毕点击“创建”按钮进入下一页。

（3）根据实际需求选择并填写项目的基本信息，特别注意将模块板选项设置为“自定义”，接着点击“继续”按钮进入下一页。

（4）进入固件参数配置页面后，需结合项目需求及参数说明对参数选项进行微调。特别注意，麦克风输入模式应根据硬件配置选择并设置为“差分输入模式”，随后点击“继续”按钮进入下一页。

（5）进入编辑命令词页面后，选择合适的音色并调整语速和音量，播报音压缩比可根据芯片内置Flash大小选择。

点击“附件样例”下载文档并编辑命令词、播报语、通信协议等内容，详细定义说明可查看“填写说明”页面。还有自然说功能，可使命令词定义更口语化，提升实际应用体验，但需注意，启用此功能需完成企业认证。需注意以下要点：

● 语义标签：相同语义的标签需保持一致。
● 播报模式：主动模式无需接收协议通信，直接播报语音（适用于唤醒词、播报语、欢迎语、休息语和音量控制等，这些词可以不需要主控芯片的参与）。被动模式则需要识别到指定协议后才触发语音播报（建议用于命令词，这样可以确保命令词能有效被主控芯片识别）。
● 通信协议：有3种版本，可下载启英泰伦制作的批量生成自定义协议软件。

握手协议的格式应基于上述定义的语音通信协议进行填写，但需确保与前述协议不相同。在语音模块上电初始化阶段，主控芯片须与语音模块建立握手通信以确保数据传输的可靠性。

若后续语音识别功能需要修改SDK代码，则勾选“SDK选项”用于修改代码。自学习功能可根据具体应用场景和需求进行选择。最后点击“立即提交”按钮等待审核，确认无误后下载文件。

（6）解压下载的文件后，进入解压目录即可找到以.bin为后缀的烧录文件。同时,在SDK代码文件夹的“tools”子目录中，可找到“PACK_UPDATE_TOOL”固件升级工具并打开(或通过启英泰伦官方网站的“开发资料”专区下载该软件)。

选择芯片型号为“CI1312”,然后点击“固件升级”按钮。

固件路径选择为下载文件中的bin文件，然后使用USB转TTL串口工具连接语音模块的UART0升级串口，再将串口工具接入电脑USB端口。待固件升级工具识别到串口连接后，勾选操作界面的选择框，然后为语音模块上电，将自动更新并等待提示升级成功即可。

固件升级完成后，开发者可根据既定通信协议，在主控芯片端编写驱动代码，实现与语音芯片的指令交互。

（7）若后续需要修改语音指令则可以找到该项目进入版本管理，添加新的版本或选择“继承”按钮根据上一个版本的基础上进行修改。

3.软件SDK代码开发

（1）代码可以按上述步骤获取，也可以在英泰伦官方网站的“开发资料”专区下载。

（2）详细步骤可以参考官网提供的文档：软件开发步骤

（3）需注意以下要点：

● 打包固件：分区预留大小需要以4K字节（*n倍）形式预留才能适配。
● Flash大小：可以查看芯片数据手册进行修改。

---

四、项目效果测试

项目最终测试结果符合设计要求，下面是演示视频：测试视频

关注「YouziTech」公众号 ，获取更多内容