基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機方案

 TWS 是英文 True Wireless Stereo 的縮寫(xiě)，即真無(wú)線(xiàn)立體聲。TWS 技術(shù)同樣是基于藍牙技術(shù)，其運用到藍牙耳機領(lǐng)域，催生了新的產(chǎn)品 -- TWS 耳機。TWS 耳機最大的特點(diǎn)就是無(wú)線(xiàn)化，相較有纜線(xiàn)藍牙耳機，TWS 耳機有體積小、音質(zhì)好、不易有聽(tīng)診器效應的優(yōu)勢。且其通常配備充電盒，具有取艙快速配對和增強耳機續航的功能。同時(shí)其帶有更先進(jìn)的藍牙技術(shù)使其連接效率和穩定性更好。

該 TWS 耳機可以完成以下功能：

① 支持自動(dòng)開(kāi)關(guān)機（耳機出盒開(kāi)機，入盒關(guān)機）和手動(dòng)開(kāi)機（按鍵控制）

② 語(yǔ)音提示音，如開(kāi)機會(huì )語(yǔ)音提示“POWER ON”

③ 支持耳機與手機配對互聯(lián)，藍牙距離為 360 度無(wú)障礙任意角度 10 m

④ 左右耳可單獨使用，也可一起使用，其中右耳為主耳

⑤ 影音控制、接聽(tīng) / 拒絕 / 撥打電話(huà)、喚醒語(yǔ)音助手

⑥ 低功耗功能，80 % 最大音量通話(huà)功耗小于 10 mA

⑦ 電池電壓實(shí)時(shí)監測，低電量預警，超低電壓自動(dòng)關(guān)機

⑧ 產(chǎn)品充電,充電時(shí)耳機紅色 LED 燈常亮，充電完成紅色 LED 燈熄滅

該 TWS 耳機可以完成以上功能主要是依靠紫光展銳 SC5842 BT SoC，其為紫光展銳推出的第二代無(wú)線(xiàn)音樂(lè )解決方案的高集成度 SoC，采用了展銳獨特的 UNI TWS 雙耳技術(shù)，實(shí)現更好的主副耳交互及使用體驗。其具有130 ms 低時(shí)延，滿(mǎn)足用戶(hù)流暢的影音和游戲體驗。同時(shí) SC5842 具有低功耗功能，其待機功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話(huà)時(shí)功耗在 10 mA 以?xún)?。SC5842 可應用于 TWS 耳機，藍牙耳機，立體聲耳機等產(chǎn)品。SC5842 的基本參數如下：

① 高集成       

* BT5 + RISC-V MCU @ 197 MHz + VOC DSP @ 197 MHz       

* 集成 BT RF / Analog / PMU / CPU / DSP / Flash / RAM / BUCK / LDO      

② BT       

* 支持 BT5.0 雙模，支持 BR / EDR，支持 BLE, BLE 2M       

* 支持 A2DP 1.3.1，HFP 1.6，AVRCP 1.6.1       

* 通過(guò) BQB BT5.0 認證      

③ Audio       

* 采用展銳獨特的雙耳技術(shù) -- UNI-TWS       

* 支持 24 bit 立體聲 DAC 和支持單通道 24 bit ADC       

* 支持 8，025，12，16，22，05，32，44.1，48 和 96 kHz 采樣率       

* 支持模擬和數字 MIC       

* 支持 MP3 / WMA / SBC / AAC / mSBC 解碼      

④ 豐富的接口       

* UART，I2C，SPI，SSP，I2S，7 GPIO，IR Tx/Rx      

⑤ OS       

* FreeRTOS      

⑥ 封裝       

* QFN24 4 x 4 mm

硬件設計說(shuō)明：大聯(lián)大世平集團推出基于紫光展銳 SC5842 的 TWS 耳機方案，主要由紫光展銳 SC5842 BT SoC、帝奧微 DIO5509 Charger、模擬麥、用戶(hù)按鍵、陶瓷天線(xiàn)、LED 燈、晶振等部分組成。

原理圖：      

① SC5842 BT SoC 電路

② MIC & DAC Receiver 電路

③ LED & Key & Charger 電路

PCB Layout：      

PCB 為四層 Layout 板，分別是 TOP 層、GND 層、POWER 層、BOTTOM 層。       

① TOP 層

② GND 層

③ POWER 層

④ BOTTOM 層

軟件設計說(shuō)明：

軟件編譯環(huán)境搭建      

SC5842 采用 RISC-V 架構，需要使用交叉工具鏈進(jìn)行編譯。      

① 設置系統環(huán)境變量       

* 使用 sudo vi/etc/profile 命令，在最后面加入所示內容

* 完成后使用 source/etc/profile 命令使環(huán)境變量生效      

② 編譯代碼       

* 調用 tbuild.sh 進(jìn)行編譯 程序燒錄       

程序燒錄

本 PCBA 采用串口燒錄方法，燒錄時(shí)需用到 USB 轉串口板。USB 轉串口板的實(shí)物如下圖所示。

將 TWS 耳機 PCBA 的 TXD（絲印 TP7）、RXD（絲印 TP8）、GND 測試點(diǎn)與 USB 轉串口板按照下圖進(jìn)行連接。

然后就可以用紫光展銳 WCN 量產(chǎn)下載工具，將程序燒錄到 TWS 耳機 PCBA。       

① 點(diǎn)擊設置

② 在端口頁(yè)面選擇串口號

③ 在下載頁(yè)面導入需要燒錄的程序文件

④ 在藍牙設置頁(yè)面修改藍牙起始地址碼和藍牙名

⑤ 回到主菜單點(diǎn)擊全部開(kāi)始，程序開(kāi)始下載，出現進(jìn)度條，狀態(tài)由“下載”變成“完成”，則程序燒錄成功

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 核心技術(shù)優(yōu)勢

① 支持 Bluetooth 5.0 規范

② 支持 A2DP 1.3.1、HFP 1.6、AVRCP 1.6.1

③ 紫光展銳 UNI TWS 雙耳技術(shù)專(zhuān)利，雙收雙發(fā)，支持主副耳無(wú)縫切換

④ BT SoC 高集成度，內置可編程 197 MHz DSP 和 4 Mbit Flash

⑤ 主副耳電量智能均衡，可延長(cháng) 20 % 使用時(shí)間 ⑥ 面向中低端市場(chǎng)，BOM 成本較低

? 方案規格

① 四層 Layout 板，尺寸可根據 TWS 耳機結構進(jìn)行調整

② 支持 UART、I2C、SPI、SSP 和 IR 等接口

③ 支持 24 bit 立體聲 DAC 和支持單通道 24 bit ADC，采樣率達 96 kHz

④ 支持立體聲模擬音頻、I2S 數字音頻輸出

⑤ 支持 MP3、SBC、WMA、AAC、mSBC 音頻解碼器

⑥ RF 發(fā)射功率：8 dBm（Typ）

⑦ 靈敏度：- 91 dBm（Typ）

⑧ 待機功耗約 0.5 mA，其 80 % 音量通話(huà)時(shí)功耗在 10 mA 以?xún)?

⑨ 支持紫光展銳 WCN 量產(chǎn)下載工具