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US516P5_项目导入

阅读前确认​

用户需要确认一下内容，以方便阅读下文

  • 已拥有了US516P6-KIT评估板
  • 已详细测试了USUS516P6-KIT评估板的识别率，误识别率等，拾音距离的性能
  • 已确认USUS516P6离线语音控制方案性能可满足导入项目产品中

概要​

使用US516P6作为单麦离线语音控制方案的主控，需要了解硬件设计和，结合结构设计，才能使得产品顺利落地。US516P6项目导入前，根据下文的描述需要了解以下几点:

  • US516P6的硬件框架的确定
  • US516P6的固件获取, 烧录和更新
  • US516P6的命令词定义和UART串口指令的定义
  • 麦克风的外壳结构的声学设计
  • US516P6的产测需具备的设备和测试的流程

US516P 硬件基本框架​

US516P6 芯片基本特性如下:

  • 温度等级-20°C到 85°C
  • QSOP24 封装
  • 5V电源输入，60mA电流功耗
  • 内置了16Mbit Flash
  • 订购型号：US516P6；

US516P6 硬件系统系统如下图。根据是否需要播放播报音进行选择运放芯片。

固件功能说明​

US516P6　内置了离线语音识别模型库，支持最多150个语音命令词，最多10个唤醒词，支持语音播报，和识别后串口指令输出。 US516P6　内置了DSP核心和MCU核心，DSP核心主要是完成语音识别，MCU核心主要是做逻辑控制使用。绝大多是通过软件定义编程实现功能，形成可烧录的固件

木瓜科技可以为用户定制唤醒词，语音命令词，播报音，以及串口指令，用户在向木瓜科技申请定制固件前，需要根据我司提供的《US516P6离线语音控制_用户功能需求采集.txt》文档进行补充，通过邮件rd@pawpaw.cn返回提供给研发部

其文档要求提供的内容有： US516P6_KIT购买用户需要提供的内容

1，唤醒词 2，命令词 3，播报语 4，输出的串口指令（默认是9600波特率，可选择）

提供完毕信息后，没有特殊的要求，一般在几个工作日内我司会安排研发人员设计固件，并且释放出来。

语音识别性能说明​

关于识别率，基于我们的测试结果，并且根据项目经验，我们能够写出的标称值为

  • 高识别率：5米远距离识别，高达95%识别率

  • 低误识别：< 1 false in 48 hours

但是并不是每个语音命令词都会同样的识别性能，为了能够达到比较好的识别性能，在定义和选择语音命令词的时候我们建议以下：

  • 尽量不要选择叠词作为唤醒词或者语音命令，如“木瓜木瓜”，“木木瓜瓜”

  • 尽量选择开音的词语做作为识别词，如ａ音，ａｏ音，ａｉ音等等，尽量不要选择闭音和鼻音的词语，其中的原因是开音的词语声音能量比较大，识别率便高

  • 每个词语的长度尽量在3~5个字，太多或者太少都会不利于识别率的提高

  • 词语与词语直接会存在互串的可能性，如“打开灯光”和“打开灯管”　，这样的两个词容易互相串扰识别，建议定义和选词时，能够有足够的语音区别出来。尤其是定义数字的时候，尤其需要主要，＂1＂和"7"这些区别

固件烧录​

木瓜科技通常会提供3种后缀命名的固件，分别为uni_app_release.bin, uni_app_release_update.bin和uni_app_debug_update.bin。这三者中，uni_app_release.bin称为factory固件，uni_app_debug_update.dfu和uni_app_release_update.bin都统称为update固件，这三者的区别为：

  • uni_app_release.bin 为我司提供给用户量产的固件，使用的脱机烧录器进行烧录或者JTAG烧录，一般我司会提供已经烧录好固件的US516P6芯片供应给用户

  • uni_app_release_update.bin为我司提供给用户量产程序更新的固件，使用UniOneUpdateTool.exe工具并且通过USB转串口助手进行更新固件，这方式我司比较常用，以便客户免购买专用烧录器进行烧录固件

  • uni_app_debug_update.bin为我司提供给用户进行调试排查问题使用，使用UniOneUpdateTool.exe工具并且通过USB转串口助手进行更新固件，同时需要配合US516P6的打印功能，这个固件仅适用调试固件问题，平时不提供也不使用。

麦克风选型​

US516P6作为单麦语音芯片，通常我们建议用户使用驻极体麦克风即可（如确实需要贴片模拟麦克风，可以参考PDF档的参考设计），通常情况下，驻极体麦克风的供应商供货方式为麦克风组件的方式，麦克风组件包括了咪头，咪头胶套，音频双绞线，1.27mm的线材公头端子。所以在硬件设计时，需要有预留1.27mm间距的2pin的麦克风端子（母座）的意识。 如示意图

驻极体麦克风的选型要求为>= -32dB SNR的麦克风为优，对供应商和其他参数指标没有太多要求，并且麦克风的设计比较建议，无须要求数字地和模拟地的区分，也不需要加麦克风屏蔽线。

当然也可以不用麦克风组件的要求，比如麦克风使用贴片的方式放在PCBA板子上，如果选择这个方式，需要在结构外壳上配合麦克风的密封性的要求。

结构设计​

在US516P6的产品设计中，结构的设计会影响语音识别率，其整体的体现主要是结构和外壳的接触情况，这里需要遵循的标准是，麦克风需要和结构外壳无缝贴在一起，避免声音在结构内部来回发射，并且麦克风的拾音口的地方不能有很大的风速吹过。其大概的示意图如下：

如上图所示，在硬件设计和结构设计时，应提前安排好结构设计都要求：

  • 要求对麦克风做好密封性处理
  • 避免让声音进入结构内部来回反射
  • 麦克风咪头建议加胶套

建议在结构首版时，须要进行US516P6裸板测试和装结构测试进行对比一下性能的区别，严格上讲，裸板性能测试是最好的，装上结构会有一定的识别率下降。

生产测试​

语音模块的量产测试有几种方式，需要根据产线的配置情况来选择，并且产能也跟测试方式有关系。量产测试有很多钟方式，如下列举的方式仅作参考，由用户自行判断和选择。

方式难易程度测试内容操作方式
人工监听简单上电测试喇叭是否会播报【操作方式】让PCBA上电就能播报开机语音；通过人耳进行判断是否有声音播报出来进行判断优良，在后焊流水线上进行安排人员进行监听测试【判断程度】能够测试整个PCBA通电情况和播报情况，仅剩麦克风输入的硬件部分没有测试到
治具测试简单上电串口输出特定指令【操作方式】可以制作一拖多的测试治具，治具压下则判断电流和串口接收情况，进而在治具上判断良品而亮相应的LED灯，需要在治具上花时间投入设计。【判断程度】能够判断整个PCBA通电情况和主控运作情况，剩下麦克风硬件部分没有办法测试
人工监听复杂上电测试是否能够语音识别和播报【操作方式】在后焊流水线上放置喇叭重复间隔性单曲循环得进行播放唤醒词(需要2~3秒的间隔时间)，如果能识别，并且播报出来，则视为良。【判断程度】能够判断整个PCBA的通电情况，以及喇叭和麦克风全部功能都能认证通过
治具测试复杂上电测试是否语音识别和串口输出特定指令【操作方式】可以制作一拖多的测试治具，在治具上设计装有专用唤醒词的音频文件进行通过Line-in的方式输入到PCBA的麦克风的接线口测试上，进而在治具上判断良品而亮相应的LED灯，需要在治具上花时间投入设计【判断程度】能够判断整个PCBA通电情况和主控运作情况，剩下后焊/后插的麦克风组件没有办法测试到

总结​

木瓜科技在整个离线语音项目中，能够协助的内容为提供US516P6供应服务，供应PCBA模组，硬件参考设计，固件设计，语音识别性能优化建议。并且供货US516P6芯片时可以提前烧录好固件。 用户需要自行根据参考设计设计原理图，根据项目需要提前安排好结构设计，量产测试设计，和语音识别性能测试。 关于项目导入的问题，可以直接邮件联系我们rd@pawpaw.cn