基于紫光展锐 SC5842 的 TWS 耳机方案

       TWS 是英文 True Wireless Stereo 的缩写,即真无线立体声。TWS 技术同样是基于蓝牙技术,其运用到蓝牙耳机领域,催生了新的产品 -- TWS 耳机。TWS 耳机最大的特点就是无线化,相较有缆线蓝牙耳机,TWS 耳机有体积小、音质好、不易有听诊器效应的优势。且其通常配备充电盒,具有取舱快速配对和增强耳机续航的功能。同时其带有更先进的蓝牙技术使其连接效率和稳定性更好。因此大联大世平集团推出了基于紫光展锐 SC5842 的 TWS 耳机方案。

该 TWS 耳机可以完成以下功能:

       ① 支持自动开关机(耳机出盒开机,入盒关机)和手动开机(按键控制)
       ② 语音提示音,如开机会语音提示“POWER ON”
       ③ 支持耳机与手机配对互联,蓝牙距离为 360 度无障碍任意角度 10 m
       ④ 左右耳可单独使用,也可一起使用,其中右耳为主耳
       ⑤ 影音控制、接听 / 拒绝 / 拨打电话、唤醒语音助手
       ⑥ 低功耗功能,80 % 最大音量通话功耗小于 10 mA
       ⑦ 电池电压实时监测,低电量预警,超低电压自动关机
       ⑧ 产品充电,充电时耳机红色 LED 灯常亮,充电完成红色 LED 灯熄灭

       该 TWS 耳机可以完成以上功能主要是依靠紫光展锐 SC5842 BT SoC,其为紫光展锐推出的第二代无线音乐解决方案的高集成度 SoC,采用了展锐独特的 UNI TWS 双耳技术,实现更好的主副耳交互及使用体验。其具有130 ms 低时延,满足用户流畅的影音和游戏体验。同时 SC5842 具有低功耗功能,其待机功耗约 0.5 mA,其 80 % 音量通话时功耗在 10 mA 以内。SC5842 可应用于 TWS 耳机,蓝牙耳机,立体声耳机等产品。SC5842 的基本参数如下:

       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 双模,支持 BR / EDR,支持 BLE, BLE 2M
        * 支持 A2DP 1.3.1,HFP 1.6,AVRCP 1.6.1
        * 通过 BQB BT5.0 认证
       ③ Audio
        * 采用展锐独特的双耳技术 -- UNI-TWS
        * 支持 24 bit 立体声 DAC 和支持单通道 24 bit ADC
        * 支持 8,025,12,16,22,05,32,44.1,48 和 96 kHz 采样率
        * 支持模拟和数字 MIC
        * 支持 MP3 / WMA / SBC / AAC / mSBC 解码
       ④ 丰富的接口
        * UART,I2C,SPI,SSP,I2S,7 GPIO,IR Tx/Rx
       ⑤ OS
        * FreeRTOS
       ⑥ 封装
        * QFN24 4 x 4 mm

硬件设计说明:

       大联大世平集团推出基于紫光展锐 SC5842 的 TWS 耳机方案,主要由紫光展锐 SC5842 BT SoC、帝奥微 DIO5509 Charger、模拟麦、用户按键、陶瓷天线、LED 灯、晶振等部分组成。

原理图:

       ① SC5842 BT SoC 电路

       ② MIC & DAC Receiver 电路

       ③ LED & Key & Charger 电路

PCB Layout

       PCB 为四层 Layout 板,分别是 TOP 层、GND 层、POWER 层、BOTTOM 层。

        ① TOP 层
        ② GND 层

        ③ POWER 层

        ④ BOTTOM 层

软件设计说明:

软件编译环境搭建

       SC5842 采用 RISC-V 架构,需要使用交叉工具链进行编译。

       ① 设置系统环境变量
        * 使用 sudo vi/etc/profile 命令,在最后面加入所示内容


        * 完成后使用 source/etc/profile 命令使环境变量生效
       ② 编译代码
        * 调用 tbuild.sh 进行编译



程序烧录

        本 PCBA 采用串口烧录方法,烧录时需用到 USB 转串口板。USB 转串口板的实物如下图所示。


        将 TWS 耳机 PCBA 的 TXD(丝印 TP7)、RXD(丝印 TP8)、GND 测试点与 USB 转串口板按照下图进行连接。

        然后就可以用紫光展锐 WCN 量产下载工具,将程序烧录到 TWS 耳机 PCBA。

        ① 点击设置


        ② 在端口页面选择串口号


        ③ 在下载页面导入需要烧录的程序文件

        ④ 在蓝牙设置页面修改蓝牙起始地址码和蓝牙名

        ⑤ 回到主菜单点击全部开始,程序开始下载,出现进度条,状态由“下载”变成“完成”,则程序烧录成功

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

① 支持 Bluetooth 5.0 规范 ② 支持 A2DP 1.3.1、HFP 1.6、AVRCP 1.6.1 ③ 紫光展锐 UNI TWS 双耳技术专利,双收双发,支持主副耳无缝切换 ④ BT SoC 高集成度,内置可编程 197 MHz DSP 和 4 Mbit Flash ⑤ 主副耳电量智能均衡,可延长 20 % 使用时间 ⑥ 面向中低端市场,BOM 成本较低

►方案规格

① 四层 Layout 板,尺寸可根据 TWS 耳机结构进行调整 ② 支持 UART、I2C、SPI、SSP 和 IR 等接口 ③ 支持 24 bit 立体声 DAC 和支持单通道 24 bit ADC,采样率达 96 kHz ④ 支持立体声模拟音频、I2S 数字音频输出 ⑤ 支持 MP3、SBC、WMA、AAC、mSBC 音频解码器 ⑥ RF 发射功率:8 dBm(Typ) ⑦ 灵敏度:- 91 dBm(Typ) ⑧ 待机功耗约 0.5 mA,其 80 % 音量通话时功耗在 10 mA 以内 ⑨ 支持紫光展锐 WCN 量产下载工具