CI-B02GS03T

Chipintelli Technology Co., Ltd. 文档分类：硬件开发 文档名称：CI-B02GS03T 模块数据手册 文档日期：2021/02/23 CONFIDENTIAL ALL RIGHTS RESERVED. This document is not to be reproduced, modified, adapted, published, translated in any material form in whole or in part nor disclosed to any third party without the prior written permission of Chipintelli Technology Co., Ltd. 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 CI-B02GS03T模块数据手册 请点击此处下载本文档的PDF版本 模块介绍 概述 本模块是针对离线语音应用方案开发的一款通用、便携、低功耗高性能的金手指插件式语音识别模块，型号为： CI-B02GS03T，模块的主芯片为CI1102，支持本地200条命令词以下的离线语音识别。 图1 模块原理框图 本模块具有以下特点： 模块体积小巧，长宽为20mm×20mm，工作电压为4.5V-5.5V，板载一颗8MB NorFlash，带1路麦克风接口、1路 喇叭接口、1路5V电源输入接口、1路I2C接口、2路UART接口、2路GPIO接口及3路PWM接口。模块采用双面金 手指排插式设计，方便应用设计和焊接。 模块主芯片CI1102支持离线神经网络计算，支持单麦克风降噪增强，单麦克风回声消除，360度全方位拾 音，可抑制环境噪音，保证嘈杂环境中语音识别的准确性。使用本模块进行离线语音识别不依赖网络，时延 小，性能高，可实现97%以上的高识别率，10米超远距离识别，响应时间最快可达0.2S。 模块可以应用于有能耗等级要求的产品和电池供电类产品中，非播音状态下运行功耗≤150mW，播音状态下 的最大功耗1.5W（外接4欧-3W喇叭）。 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 1/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 高可靠性，模块选材均选用工业级器件，通过了包括双85高温高湿测试在内的多项可靠性实验，可应用在对 可靠性要求极高的家电产品中。 模块可以和配套的功能底板使用，更多功能底板的详细信息，请点击： ☞CI-B02GS02T-MB开发板套件说明 模块主芯片介绍 CI1102系列芯片是一颗专用于语音处理的人工智能芯片，可广泛应用于家电、家居、照明、音箱、玩具、穿戴设 备、汽车等产品领域，实现语音交互及控制。CI1102芯片内置自主研发的脑神经网络处理器BNPU，支持本地大 词汇量语音识别和声纹识别，与内置的CPU核结合，可实现多种智能语音识别应用方案。 了解CI1102芯片更多的详细信息，请点击以下链接: ☞CI1102芯片数据手册 模块应用场景 本模块可作为语音识别前端+客户硬件主控板方案组合应用，也可以作为灯具、玩具等方案的单芯片主控模块。 应用时需通过底板或上位机主板外接麦克风和喇叭，并通过外部接入的5V电源进行供电。 图2 模块作为语音识别前端应用示意图 CI-B02GS03T模块支持200条离线语音识别命令词，可应用于智能电风扇、取暖桌、晾衣机、小家电、玩具、照 明等多种终端产品。 图3 模块可应用的产品 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 2/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 模块规格 模块实物图 图4 模块实物和芯片对应位置图 模块实物如图4所示，模块为单面贴片，主要IC包括语音识别芯片CI1102、8MB NorFlash、音频功放、电源芯片 等。语音指令从麦克风输入，经语音IC识别处理后，将反馈播报音发送至音频音频功放驱动喇叭播放声音。音频 功放最大驱动功率为1.1W@8Ω和2W@4Ω。模块内部通过一路Codec实现了回声消除，正常运行下回声有效抑制 的信噪比最大范围为-10dB到-15dB。 模块尺寸及硬件接口定义 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 3/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 图5 模块A面尺寸及引脚定义图 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 4/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 图6 模块B面尺寸及引脚定义图 如图5、图6所示，模块形状为正方形，尺寸为20±0.15mm×20±0.15mm，PCB板厚为1.0±0.1mm，模块总厚度为 3.1±0.1mm，用户可根据此尺寸设计结构。 本模块有以下功能接口： 1. 麦克风接口，请在底板上设计麦克风插座或者焊点，并在麦克风接口线路上增加ESD器件。为保障好的语音 识别效果，建议采用灵敏度为-32±3dB，信噪比≥65dB的麦克风，请点击 ☞参考麦克风器件 了解更多信息； 2. 喇叭接口，请在底板上设计喇叭插座或者焊点，并在喇叭接口路上增加ESD器件。为保障好的语音播报效 果，建议采用带腔体的喇叭，请点击 ☞参考喇叭器件 了解更多信息； 3. UART0接口可用于模块固件升级，底板上请设计对应的插针方便后续升级；UART1接口与主控MCU通讯， PWM信号主要应用于灯控和红外控制信号收发，引脚顺序请参考图5和图6。本模块的所有UART接口均可配 置为GPIO口。 模块全部对外引脚的功能描述如表2所示： https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 5/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 表2 模块引脚对照表 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 TX1 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.UART1_TX 2.GPIO[23] 2 RX1 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.UART1_RX 2.GPIO[24] 3 MIC- I - IN 麦克风负极 4 PG_EN IO，T+U 4mA IN，T+U 1.PE_EN 2.GPIO[31] 5 MIC+ I - IN 麦克风正极 6 PWM2 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.PWM_2输出 2.GPIO[35] 3.ADC2_IN 7 I2C-INT IO，T+U 4mA IN，T+U 1.IIC-INT 2.PWM_0输出 3.GPIO[37] 4.ADC0_IN 8 PWM5 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.PWM_5输出 2.GPIO[20] 3.IIC1_SCL 9 PWM4 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.PWM_4输出 2.GPIO[19] 3.IIC1_SDA 10 SCL0 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.IIC0_SCL 2.GPIO[3] 11 SDA0 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.IIC0_SDA 2.GPIO[2] 12 RX0 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.UART0_RX 2.GPIO[1] 13 SPK- O - https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ OUT 喇叭输出 6/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 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 14 TX0 IO，T+U 4mA IN，T+U 1.UART0_TX 2.GPIO[0] 15 SPK+ O - OUT 喇叭输出 16 GND P - - 地信号 17 +5V P - - 5V电源 上表中标注符号释义如下： I:input O:output IO:bidirectional P:power or ground T+D:tristate plus pull-down T+U:tristate plus pull-up OUT:power-on defaults to output mode IN:power-on defaults to input mode 模块电气特性参数 表3 模块引脚对照表 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 备注 模块供电电 / 4.5 5 5.5 V NOTE1 8欧3W喇叭 / 70 / mA NOTE2 / / 40 / mA NOTE3 压 模块播音状 态电流（正 常音量） 模块工作电 流 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 7/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 备注 安静环境下 5V供电 / 29 / mA / / 3 3.3 3.6 V / / 3 3.3 3.6 V / 监听状态电 流 芯片IO接口 电压 模块UART 接口电压 NOTE1： 5V为 模 块 典 型 供 电 电 压 ， 输 入 超 过 5.5V电 压 会 损 坏 模 块 。 NOTE2： 模 块 播 音 状 态 下 最 大 电 流 能 达 到 250mA， 按 照 两 倍 余 量 原 则 上 需 要 为 模 块 提 供 一 组 驱 动 能 力 为 500mA的 电 源 供 电 。 NOTE3： 典 型 值 测 试 时 为 静 音 状 态 。 最 大 值 为 识 别 并 播 音 状 态 。 模块温湿度参数 模块的温湿度参数如表4所示。 表4 温湿度参数表 参数 最小值 典型值 最大值 单位 备注 模块工作环境温度 -20 25 85 °C / 模块存储环境温度 -20 25 100 °C / 模块存储湿度 0% / 5% RH / 模块应用 模块底板设计参考 使用本模块需要设计调试底板或上位机主板，调试底板的主要作用是用于承载本模块、给模块板提供电源、放置 麦克风和喇叭插座、与主控通讯电路以及其它功能电路的转接。 模块供电输入端需放置一个100uF的电容和5V稳 压管，喇叭和麦克风插座附近添加ESD器件，PG_EN管脚需设计有跳线和4.7K的上拉电阻，方便通过跳线进入升 级模式。 底板上需要设计UART0外接的排针，以方便模块升级。参考设计如下图所示。 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 8/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 图7-1 模块底板原理图参考设计 图7-2 模块PCB封装推荐 模块上电及启动 使用本模块时，将模块安装于底板或上位机主板上，接上喇叭和麦克风，模块的5V供电电源上电后模块即可启 动，上电后若无异常喇叭会播报开机提示音，此时UART口会有打印信息输出，用户可将该UART口用USB串口调 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 9/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 试助手等工具接到电脑上，在电脑的串口调试窗口查看打印信息，出现如图8所示的打印信息则表明模块启动正 常。注意模块的UART接口为3.3V电平高速串口，若与5V电平的系统对接需要进行电平转换。 模块的5V电源会经模块上的LDO和DCDC芯片转换为3.3V和1.2V为主芯片供电。模块上的音频功放采用5V电源供 电。5V供电需保证500mA的额定供电电流，要求电源稳定，纹波在30mV以内。 图8 模块启动后的参考打印信息 模块默认命令词 如果是为客户供货的模块，通常在出厂前会烧录客户指定命令词条的专用固件。如果客户未指定命令词，模块会 自带通用固件。通用固件自带默认命令词，供用户测试使用，其命令词如下图所示： https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 10/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 图9 模块默认命令词 模块默认串口通讯协议 烧写了通用固件的模块支持串口通讯，用于和上位机或对接的系统通讯。该串口的协议可扩展，有以下特点: 完整传输包，包含：头尾，长度，校验，消息类型，消息序列号。 支持变长命令，方便扩展。 消息类型(命令，通知，回复)。 命令消息，可配置，回复ACK。通知消息无ACK。 消息格式将与bootloader升级的相同，通过header来与bootloader协议区分。 默认波特率使用9600。 注意：模块的UART0接口默认为打印输出接口。如需UART0作为上述串口协议接口，必须修改固件代码，修 改方式可参照 ☞CI110X芯片SDK 的串口协议部分文档实现。 支持的命令：查询协议版本号，查询系统版本号，设置音量（音量分级在user_con g.h中定义），播放本地 播报音，复位命令等，具体协议格式如下图所示： https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 11/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 图10 串口协议格式 举 例 说 明 1： A5 FC 07 00 A0 91 18 01 55 E0 01 00 00 1B 9B 02 FB解析如下， A5 FC：head 07 00:有效数据为7byte A0 ：这是命令词信息 91 ：命令号码为0x91（本次数据内容为命令词数据） 18 ：包序号，本串口第0x08次外发数据，该数值不断累加 01 55 E0 01 00 00：当前命令词的唯一数据 1B ：命令词阈值 9B 02：累加和 FB：结尾数据 备注：如果应用中仅关注命令词和阈值，则只关注蓝色部分的7个有效数据就可以了。 举 例 说 明 2： A5 FC 02 00 A3 9A 17 00 B1 05 02 FB 解析如下： A5 FC ：head 02 00：有效数据2byte A3 ：当前为通知数据 9A ：命令号码为0X9A（本次数据内容为语音模块内容改变） 17 ：本串口第0x07次外发数据，该数值不断累加 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 12/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 00 B1：有效数据。（本数据表示进入唤醒状态） 05 02：累加和 FB：结尾数据 备注：该数据为通知数据，用户根据情况选择使用该信息。 更多的内容解析数据可以可参照 ☞CI110X芯片SDK 中的串口协议部分。下图为一个协议数据参考截图： 图11 串口协议数据参考截图 软件开发 若模块自带的默认固件无法满足用户需求，用户也可以自行进行软件开发，修改模块的命令词、播报音、串口通 讯协议以及其他功能。 软件开发流程主要包括以下几个步骤： SDK开发包资料下载 模型制作（语言模型+声学模型） 语音合成 命令词信息表与音频文件关联 固件打包 详细开发流程请点击 ☞CI110X芯片SDK 了解。 请注意：用户自行开发本模块的SDK时，需注意将CI1102芯片的Pin47(MICP_R)配置为麦克风输入脚、 Pin43(MICP_L)配置为AEC信号输入脚。 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 13/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 固件烧录 烧录前准备工作 用户烧录模块固件前，需要准备以下物品： 待烧录的模块 USB转串口工具 固件烧录工具（pack_update_tool.exe） 固件信息（*.bin格式的文件） 接口匹配的麦克风 接口匹配的喇叭 杜邦线若干 图12 固件烧录需准备的物品 硬件连接并烧录 以上图的USB转串口工具为例，在烧录前先将USB转串口的电源、地、串口收发引脚分别和模块对应的引脚连 接，（注意USB转串口的RXD和TXD分别对应模块的UART0_TX和UART0_RX），同时短接模块的PG_EN和旁边的 引脚（模块的背面有相关的丝印，也可根据丝印提示查找相关的位置，或采用启英泰伦标准底板连接UART0口的 排针和烧录使能脚）。模块烧录串口接线图如下图所示。 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 14/19 2021/2/23 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 图13 模块与USB转串口工具连接图 打开固件烧录工具（该工具可以在SDK开发包中CI110X_SDK\tools目录找到PACK_UPDATE_TOOL.exe），根据芯 片选择对应的型号，点击固件升级按钮，选择制作好的固件文件，并找到对应的电脑分配给USB转串口工具的串 口端口号。准备工作就绪后，将模块的PG_EN引脚的插针与USB工具上的3.3V短接（拉高PG_EN管脚电平），模 块上电后即可进入固件升级模式，开始下载固件。若电脑无法识别USB转串口工具，请首先安装对应的驱动程 序。 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 15/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 图14 固件烧录工具界面示意图 烧录后功能测试 固件烧录结束后，建议对模块进行功能测试，以验证烧录固件是否成功。功能测试前待测模块需首先连接麦克风 以、喇叭，通电确认是否能有上电播报音，并用唤醒词和命令词测试是否能正常唤醒和识别，如果均能正常工 作，则模块功能正常，烧录成功；否则，烧录失败，需进一步探其原因。 使用中可能出现的问题和解决方法 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 16/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 本章节列举了一些模块使用中可能遇到的问题和对应的解决方法。 模块不能烧录和更新固件。 出现上述问题后，请检查以下操作点： a. 模块上电前是否已拉高PG_EN管脚（按上文图13描述和旁边的管脚短接）； b. 串口管脚是否接对，TX和RX是否有接反，电脑端USB转串口工具驱动是否正常，PC端烧录工具是否选择 了正确的串口号； c. 如以上两点检查无误后，模块还不能烧录，需要使用万用表测量模块供电电压5V、3.3V、1.2V是否正 确，用示波器测量晶体是否起振，频率是否为12.288Mhz。各个硬件测量点参考下图。如果发现有电压 或晶体出问题，考虑为模块硬件故障，请更换模块或针对模块硬件进行维修。如上述检查均无问题，请 联系我司技术支持人员获取帮助。 图15 模块检测测量点分布图 模块烧录完成，上电后无播报。 出现上述问题后，请检查以下操作点： a. 确认烧录固件是否与板子匹配； b. 确认喇叭正确接好，供电正常； 采用示波器测量主芯片的语音输出测试点。无输出需检查请固件是否正 确，有输出需检查模块上的功放器件是否焊接出现异常，功放是否有喇叭信号输出，如果功放有异常可 更换后再测量，测量点如图15所示。如上述检查均无问题，请联系我司技术支持人员获取帮助。 模块烧录完成，上电后有播报但是不识别命令词： a. 检查麦克风和插口的连接是否完好； https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 17/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 b. 检查麦克风正负极方向是否与模块板上标示一致，没有插反； c. 使用万用表测量主芯片对应的MICBIAS管脚是否为2.8V左右电压，使用示波器测量麦克风输入管脚是否 有输入语音波形（示波器每格电压调整为100mv档位），若信号正常需考虑固件是否正确，若信号异常 需观察板子硬件是否有物理损伤，测量点如图15所示。如上述检查均无问题，请联系我司技术支持人员 获取帮助。 其它应用注意事项 因为CI1102芯片ESD等级较高并且模块设计为方便用户扩展，所以模块上没有设计ESD器件，对于ESD要求 很高的产品可以在底板添加ESD器件，添加位置为麦克风、喇叭、电源插座位置。建议用户在检验、焊接生 产过程中佩戴防静电手环或防静电手套、指套，保障产品的质量可靠性。 接插模块外接接口时，麦克风、喇叭、电源串口不可接错，同时需注意防止模块背面的测试点短路。 用户可采用USB转串口工具对开发的软件进行调试，调试时需在SDK软件中相应位置加上串口打印命令，编 译后生成固件并烧录，以进行验证。 用户自行开发本模块的SDK时，需注意将CI1102芯片的Pin47(MICP_R)配置为麦克风输入脚、Pin43(MICP_L) 配置为AEC信号输入脚。 此模块板的所有IO均为3.3V电平，如果需要对接5V或2.5V逻辑电平，必须加转接电路。 BOOT_SEL为启动模式选择，FLASH_PG_EN为升级选择，调试使用时可焊接排针，使用跳线帽分别与中间排 针短接使用。 模块底板及上位机主板设计时，5V电源输入处放置容值不小于100uF的电容和稳压管。麦克风走线尽量短； 麦克风走线要注意屏蔽，喇叭走线尽量短而粗，走线区域不得有其它走线跨跃。 控制底板翘曲程度不大于0.5%，以防止模块焊接不良。 生产指南、存储和包装订购信息 生产存储指南 1. 启英泰伦出厂的模块拆包后须于24小时内完成贴片，未使用完的模块需重新真空包装。 2. 启英泰伦出厂的模块存储条件如下： 真空防潮袋必须储存在温度25±5℃，湿度65%±10%RH的恒温恒湿库房中。 真空防潮袋内置有湿度指示卡如下图： 图16 湿度指示卡 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 18/19 CI-B02GS03T模块数据手册 - 启英泰伦文档中心 2021/2/23 3. 启英泰伦出厂的模块需要烘烤，湿度指示卡及烘烤的几种情况如下所述： 拆封时如果湿度指示卡读值30%、40%、50%色环均为蓝色，需要对模块进行持续烘烤2小时； 拆封时如果湿度指示卡读取到30%色环变为粉色，需要对模块进行持续烘烤4小时； 拆封时如果湿度指示卡读取到30%、40%色环变为粉色，需要对模块进行持续烘烤6小时； 拆封时如果湿度指示卡读取到30%、40%、50%色环变为粉色，需要对模块进行持续烘烤12小时。 4. 烘烤参数如下： 烘烤温度：125±5℃； 报警温度设定：130℃； 自然条件下冷却＜36℃后，即可进行波峰焊接； 干燥次数：1次； 若烘烤后超过12小时没有焊接，请再次进行烘烤。 5. 如果拆封时间超过3个月，模块焊接前请确认引脚的氧化程度，引脚氧化严重的模块需要去除氧化层后再焊 接。 6. 模块运转、检测及装调过程中，请确保有ESD（静电放电、静电释放）保护，装调过程请佩戴静电手套和静 电手环。 7. 模块装配前，请对全部模块进行目测、AOI 检测，以确保炉温控制、器件吸附方式、摆放方式的正确性。 包装订购信息 表5 模块批量订购及包装信息 产品型号 包装方式 每个托盘装模块数量 每包装模块数量 每箱装模块数量 CI-B02GS03T 托盘+静电袋+纸箱 140pcs 15个托盘共2100pcs 3包共6300pcs 采购和技术支持 ☞样品购买 ，也可以点击 ☞样品和批量采购 获取更多信息。 获取技术支持，请登录☞启英泰伦语音AI平台 或☞开发者论坛 。 用户如果要采购我司产品样品，请点击 https://document.chipintelli.com/硬件开发/模块数据手册/CI-B02GS03T模块数据手册/ 19/19