内置功放低功耗语音芯片：WT2003H充电桩门锁家电方案

WT2003H是一颗内置0.5W D类功放的MP3芯片，工作电压2.6到5.0V，32位处理器最高频率可达120MHz，支持SPI-Flash、TF卡、U盘三种存储器，音量32级可调。芯片在3.3V供电下深度休眠功耗在5uA内，原地休眠功耗在30uA内，配上UART串口控制，适合充电桩、智能门锁、家电这类要音频输出又要省电的设备。下面按这三类设备分别说方案。

一、为什么这些设备都在找带功放的语音芯片

充电桩装在室外，白天晒晚上冻，机器上那块屏多数人不会低头去看，扫码付完款最好直接有一句话告诉用户充电已经启动。智能门锁装在门上，电池供电，一次换电要撑半年，指纹识别通过、密码错误、防撬报警这些状态光靠指示灯没人看得懂，加一句人声提示，老人小孩也能自己用。小家电更直接，养生壶、电饭煲、热水器上那排按键，说明书翻两页就丢了，还不如开机就说一句当前模式。

这些设备有个共同点，主控板上都缺一个功放。不带功放的语音芯片输出的是DAC小信号，后级要另配功放电路和几颗外围，板子面积和物料成本都上去了。WT2003H内置0.5W D类功放，喇叭直接接SPK+和SPK-两个脚就能响，省掉一路功放设计。

二、内置0.5W D类功放能推到什么程度

0.5W对应的是近距离人声播报。充电桩的提示音离用户一米以内，门锁的提示音在门口半米范围，家电在厨房台面，这个功率够用。喇叭选8R 0.5W的规格，直接接上去。

如果设备上要放更大的喇叭，或者喇叭离主控板比较远，发B6指令切到DAC输出，用DACL和DACR两个脚接外部功放。切换指令有掉电记忆，产线调好之后平时不用管。这里有个时序要注意，MCU发出音频通道切换指令后，要等收到执行成功返回值再发其他指令，说明书建议间隔200ms，切完马上发播放指令可能不生效。

DAC输出这一路的指标是信噪比95dB、动态范围92dB、总谐波失真加噪声-65dB，频响20到16KHz。接外部功放推大喇叭的时候，底噪基本听不出来。

外接功放的板子要注意两点。AGND跟GND之间接一颗0R电阻做隔离，语音芯片的GND与功放的GND分开走线，各自回到电池的GND，避免共地回路引起噪声。DAC输出时可以在VCC管脚原有的106电容基础上再并一颗104电容做滤波，压一压电源纹波带来的底噪。

三、低功耗怎么落到具体设备上

WT2003H的B8指令让芯片进入休眠，参数00是深度休眠，01是原地休眠。深度休眠功耗在5uA内，唤醒之后芯片会重新挂载盘。原地休眠功耗在30uA内，唤醒快，不用重新挂载。两个数都是3.3V供电、单芯片或单芯片加外挂Flash的测量口径。

门锁是这三类里对功耗最敏感的。锁体里塞的电池容量小，待机电流直接决定换电周期。平时门锁的主控和语音芯片都在睡觉，手指按上指纹头的瞬间，主控先唤醒语音芯片再触发播报。这种场景用原地休眠更合适，唤醒快，用户按下去声音就跟得上，不会出现按了没反应、过半秒才响的迟滞感。

充电桩多数是市电供电，功耗压力不比门锁，但也有低功耗的用法。夜里没人用的时候让芯片进深度休眠，把整机静态电流压下去，尤其适合带太阳能板或者备用电池的机型。

家电的情况介于两者之间。插座一直有电的机型不用太在意，用电池的便携类小家电可以参考门锁，用原地休眠。

休眠的唤醒方式很简单，发00或者任意一条指令都能唤醒。有一点要跟主控工程师说清楚，芯片上电初始化时间是500ms到1s，因为PC模式版本需要挂载文件系统，这个时间比普通语音芯片长。主控的初始化代码要留够这个窗口，上电后500ms到1s再开始发码，指令发早了会丢。

四、充电桩方案怎么搭

充电桩的语音清单一般是固定的十几条，充电启动、充电完成、余额不足、请插好枪、故障请拨客服电话。这些内容一次写好，后期改动不多，用内置Flash存放就够了。

芯片内置容量有两个档。WT2003H4的内置语音容量是180KBYTE，16Kbps码率下约90秒，32Kbps约45秒。WT2003HP8是701KBYTE，同样16Kbps能放约350.5秒。要外挂存储器的话，最大支持128Mbit的Flash，用U盘升级程序也可以，建议画板时把USB接口预留出来，后期维护和产线调试都靠它。

如果语音条数多，或者运营方想自己改话术，换WT2003HM02这类带TF卡的模块，卡可以插到电脑上直接改内容，最大支持32G的TF卡和32G的U盘，文件系统用FAT或FAT32。

充电桩的板子上通常还有继电器、接触器这类大电流器件，开关瞬间的浪涌不小。芯片工作电压是2.6到5.0V，电源纹波控制在5%以内，电源峰值不能超过5.5V。从高压降到5V供电的机型，建议在电源入口加一颗5V单向TVS管，结电容选10PF左右，触发电压小于7V，IPP电流大于25A。

充电桩的故障告警适合走插播。B1指令不动播放队列，收到指令后暂停当前曲目，插进告警音频，播完接着播原来那句，MCU不用记断点。有一条规定要记住，第一次插播没播完时发第二次插播命令无效，要等第一次播完才能再插。

五、门锁方案怎么搭

门锁的语音内容按操作节点切分，指纹识别成功、密码输入错误、请重按手指、电量不足请充电、防撬报警。每条都短，一两个字到十来个字，对容量要求很低，内置180KBYTE的型号足够。

门锁的供电是3.3V系统，芯片工作电压2.6到5.0V这个范围可以直接覆盖，不用额外升压。供电这一路要干净，门锁里通常还有电机驱动，电机启动的电流冲击容易串到音频上，电源纹波按5%以内控制，LDO的输出电容按参考电路配。

音量这块门锁要单独调。门锁装在楼道里，白天环境和夜里环境不一样，音量太大扰邻，太小听不见。芯片音量32级可调，取值00到1F，00是静音，1F是最大音量，这条指令有掉电记忆。产线按机型和安装环境调一次，现场掉电也不丢。要注意这个掉电记忆的两面性，产线测试时如果调到最大没复位，出厂后用户第一次开机听到的就是最大音量，测试流程里要加一步把音量写回设计初始值。

门锁一般不会长时间播放，播报完就直接发AB停止指令让芯片歇着，等下一次操作再唤醒。防撬报警这类要紧的提示可以用B1插播，保证能盖过当时正在播的内容。

六、家电方案怎么搭

家电的语音需求分两档。

养生壶、电饭煲、热水器这类功能固定的，提示语就那么几条，开机、模式选择、开始工作、工作完成、缺水提示。用内置容量就够了，选内置180KBYTE或701KBYTE的型号，按提示语总时长定。

带屏或者要按菜谱分文件夹的更复杂一些，用A4指令指定文件夹内的文件索引播放。文件夹名固定5个字符，用ASCII码值，其他数据是十六进制。养生壶按功能分文件夹，烧水一个、炖煮一个、保温一个，每个文件夹内的索引号从1重新开始算，改一个功能的话术不影响别的。

家电里有一类需求容易漏掉，就是变量播报。比如播报当前水温、剩余时间、当前档位，这些数值每个用户都不一样，几百上千种组合存不进Flash。这类内容要换TTS方案，把文本实时合成成语音，属于另一条产品线。

播放模式由AF指令设置，00是单曲不循环，01是循环播放，02是所有曲目循环，03是随机。这条指令没有掉电记忆，掉电后回到默认模式。家电的主控在每次上电初始化时设一遍就行。

七、几个容易踩的坑

BUSY脚的电平逻辑。 WT2003H的BUSY脚空闲时为低电平，播放时为高电平。用过WTN6系列的工程师上手这颗要注意，WTN6是空闲高、播放低，逻辑别接反。门锁的指示灯或者主控的音频状态判断接这个脚，接反了会出现指示灯常亮或者状态错乱。

发码间隔。 每条控制命令之间的间隔控制在200到300ms。两条指令发得太密，芯片来不及处理。每条控制命令发完读一下返回码，确认执行情况再走下一步。

返码要认。 指令发出去芯片会带结果码回帧。00表示执行成功，01表示命令出错，校验和算错或者指令不在说明书范围内都会回01。02表示无此文件，索引超了或者盘符格式不对都可能。05表示设备不在线，只挂了Flash却发索引TF卡里的文件就会回05。

外挂Flash的型号。 芯片如果需要外挂Flash，建议使用唯创出的Flash。道理在芯片使用说明书里写得很清楚，其他厂商的Flash在音频播放过程中可能出现杂音、爆音、无法播放等异常，根源在于不同品牌Flash芯片在电气特性、时序参数、数据读写机制上存在差异，导致音频数据读取与解码不稳定。模块资料的表述更硬一些，写明私自私换其他家的会无法工作，确有特殊原因不用，要先和原厂业务交接备注。选型阶段就要把这条确认掉。画板时建议把150mil和208mil两种尺寸的封装兼容画上，后期换料不用改板。

U盘升级的版本条件。 支持FAT32格式U盘升级程序，只支持V3同版本升级，升级后音频输出方式与片内Flash语音内容不变。跨版本升级会失败。

八、选型对照

选型的顺序建议先定存储方式，再定封装。内容固定、后期不改的用内置容量，最省事也最省板。运营方要自己改话术的走TF卡模块。内容要实时变化的直接上TTS，别在MP3方案上绕。

封装按板子空间反推。板子紧张选QFN32的HP8，4乘4毫米只占一点地方，用不到的管脚悬空即可，除了必须对地电容的管脚不能悬空。空间够的选SOP16。

参考来源

WT2003H系列MP3芯片使用说明书 V2.02

WT2003HM02模块资料 V1.04

WT2003HM01模块资料 V1.04

WT2003H答疑集 V1.00