音頻芯片WT2605在錄音產品中的應用與實現

概述

概述：本文主要介紹一款新型的音頻芯片WT2605在錄音產品中的應用與實現，主要依靠音頻芯片通過ADC采集數據，將數據編碼為音頻流數據存儲在本地，也可通過外設將數據傳給藍牙/WiFi/4G模塊，實現錄音數據上傳到手機APP或服務器上，便于監控錄音數據。

系統組成

該方案主要通過WT2605芯片進行音頻數據的編解碼以及存儲等操作，其主要參數如下：

1： 帶有16 bit DAC和16 bit ADC的音頻編解碼器。

2： 支持音頻均衡器調整。

3： ADC支持采樣率8，11.025，12，16，22.05,32，44.1和48KHz。

4： 96dB SNR的高性能音頻DAC以及90dB SNR ADC。

5： 一個USB 2.0接口，支持主機和從機模式。

6： 一個SPI接口和一個SD卡接口，支持外掛SPI FLash和SD卡，可通過USB連接電腦訪問SD卡數據。

7： 一個全雙工UART接口，通訊速率高達1Mbps，主要通過該接口與外部器件進行交互。

1 WT2605拾音原理

MIC的內部設計，MIC內部設計可以簡單理解為一個電容，電容的一端是固定的，另一端是可動的，兩端之間的距離和聲音輸入有關系，聲音的大小、頻率導致金屬片震動產生幅度和頻率的變化，如此，在電容這邊就轉換為電容電荷量大小與充電快慢，在MIC輸出端就表示為一個幅度和頻率有隨著聲音輸入變化而變化的電信號，WT2605通過ADC對這個變化的電信號進行采樣，經過濾波后轉化為數字信號編碼為MP3數據（ADC采樣的原理這里不多介紹，各位讀者可自行搜索查找）。由于WT2605的ADC最大支持48KHz的采樣，意味著每秒能夠采集48000個點，產生的數據量非常大，所以一般不會直接保存為PCM格式，經過編碼后的MP3格式基本上能夠滿足大部分應用場景，高達90dB的信噪比也使得聲音的還原度更高。

2 系統組成圖

整套系統主要由WT2605芯片+4G或者WiFi/BLE模組組成，通過WT2605采集MIC的數據，將數據編碼后存儲到SPI FLash或者TF卡內，同時通過UART串口將錄音數據發給4G或者WiFi/BLE模塊上傳到服務器或者手機APP進行保存，實現本地錄音數據的存儲和錄音數據上傳功能，系統框圖如下：

電路設計

1 WT2605與WiFi模塊電路

上述電路以WiFi模塊作為主控，控制WT2605采集錄音數據存儲到SPI FLash內，同時WiFi模塊實時獲取WT2605編碼好的音頻數據上傳到服務器；注意WiFi模塊與WT2605芯片以UART進行數據交互，當大量傳輸音頻數據時，需要根據WiFi模塊本身的性能參數，設定好音頻數據編碼的比特率大小，一般可設置為32kbps、64kbps、96kbps、128kbps等，同時根據設定的比特率大小設置好UART的通訊速率。

調節R3、R4的參數可以調整MIC的靈敏度，由上述對MIC工作原理的介紹，可以知道經過R4的電流大小影響輸入電容端的電流大小，進而影響到MIC輸出端的動態電平范圍，也就是靈敏度，若經過的電流太小，輸出的電平較小，錄音時被當做噪音濾掉，在電路設計時，這個電路參數的設置需要綜合考慮噪音和靈敏度。

2 功放電路

WiFi模塊通過指令，控制WT2605解碼存儲在SPI FLash的音頻數據，經過功放后播放。

通訊命令格式介紹

通信協議主要定義主控和 WT2605之間的交互規則，處理器如何將數據推送給WT2605進行相應的處理，WT2605反饋相應的處理結果。通信數據主要以命令幀的方式進行，一個有效的命令幀必須包含：幀頭，命令包長，命令包，校驗碼，幀尾等五部分。

幀頭由1個固定的十六進制數據表示，幀類型包含下傳命令幀（模組接收的命令幀）以及上傳命令幀（模組接收數據后反饋的命令幀，即ACK或NAK）。

命令包長表示命令幀除幀頭和幀尾外的字節數，即命令包長（1字節）+命令包（N字節）+校驗碼（1字節）= N+2 字節。

命令包是具體的命令，主要包含：命令+參數。

校驗碼，為命令包長+命令包的和。

基于WT2605芯片良好的性能參數，可廣泛應用在一些高品質錄音產品，如錄音筆，錄音耳機等等。

審核編輯：湯梓紅