AU-60双麦AI降噪消回音波束拾音多接口语音模块

摘要：门禁对讲、可视门铃、会议终端、智能工牌、工业呼叫设备开发中，声学调试是普遍痛点，回声啸叫、环境噪声、接口适配繁杂、双通道拾音串扰等问题，经常拉长项目研发周期。AU‑60 是芯慧创科技推出邮票孔 SMT DSP 语音处理模组，集成 AI‑ENC 降噪、AEC 回声消除、BF 波束成形，同时兼容模拟、I2S 数字、USB三类音频接口，支持双数字麦克风双波束独立输出，为不同硬件架构产品提供一体化语音处理方案。本文从算法能力、硬件接口、波束特性、工程选型、应用场景、设计要点进行解析。

一、行业痛点：语音对讲产品开发难点

开发对讲类产品，工程师经常面临几大难题：

1. 声学算法开发门槛高：回声消除、AI 降噪、波束拾音需要专业音频团队，自研 DSP 算法周期长，调试难度大。
2. 硬件接口碎片化：部分主板只有 USB，部分仅支持模拟音频，嵌入式平台很多只提供 I2S 数字音频，不同项目需要重新设计音频链路。
3. 双麦阵列方案局限：市面多数双麦语音模组仅支持单波束单通道输出。开发智能工牌、双分区翻译设备，想要两路声源独立拾取，还需要后端算法二次处理，极易出现声道串扰。
4. 结构紧凑带来声学隐患：可视门铃、门禁设备内部空间有限，喇叭与麦克风距离很近，大音量播放时回声很难消除，容易啸叫、通话断音。

AU‑60 将 ADC/DAC、AI 降噪、AEC 回声消除、波束成形算法全部集成在 DSP 模组内部，邮票半孔 SMT 贴片，尺寸仅37.5mm×16mm，可以直接嵌入主板，减少外围音频器件，降低音频系统调试门槛。

二、核心声学算法性能

2.1 AI‑ENC 智能环境降噪

AU‑60 搭载 AI‑ENC 降噪算法，可压制风扇、空调、敲击、风噪、汽车鸣笛等各类非人声干扰，有效降噪45‑90dB，只保留目标人声。无论是室内会议场景，还是停车场、工业现场嘈杂环境，都能够滤除大部分背景噪音。

拾音距离可通过硬件引脚 T1/T2 切换，四档参数：近距离 0.1‑0.2m、中距离 0.5‑2m、远距离 0.5‑5m、超远距离 0.5‑8m；同时支持固件自定义增益参数。

2.2 100dB 高性能 AEC 回声消除

模组最高支持100dB 回声抑制，最大可处理 100ms 空间回声延迟，专门针对喇叭麦克风近距离布局优化。即便喇叭输出音量很大，依旧可以稳定消除回放回声，保障全双工通话流畅，避免单向静音、通话断续。

工程提示：AEC 功能需要接入 AECIN 回声参考信号，优先从功放输入端取信号；如果从功放输出端取信号，需要增加 RC 阻容网络做隔离分压，保护模组输入端口。

2.3 BF 波束成形｜亮点：双数字麦双波束双独立输出

AU‑60 烧录双数字麦克风固件后，支持两种波束工作模式，也是这款模组区别于普通语音模组的核心竞争力：

1. 单波束单输出模式 双麦阵列默认波束中轴 90°，拾音扇区 ±30° 合计 60°，单声道输出。增强正对方向人声，抑制侧面、背面环境噪声，适用于普通远场通话、IPC 摄像头拾音。波束中轴角度、拾音扇区宽度均可通过固件修改。
2. 双波束双独立输出模式（特色功能） 两只数字麦克风各自生成一套独立波束，拥有两套独立拾音中轴，输出两路互不串扰的音频通道。典型配置中轴 0° 与 180°，分别拾取设备两侧说话人声音，两路音频硬件 DSP 直接输出干净音频。

无需后端复杂的说话人分离算法，波束边界清晰，声道间串扰抑制能力强，大幅降低后端算法开发压力，非常适合智能工牌、双通道翻译设备、双分区对讲录音设备。

注意：双波束需要对应固件；推荐双 PDM 数字麦克风间距 6cm，麦克风 PCB 布局直接决定波束实际效果。

三、全栈硬件接口：模拟 + I2S 数字 + USB，适配各类硬件架构

AU‑60 最大工程优势就是接口完备，单一套硬件模组，依靠固件切换，适配不同架构主板，减少物料版本管理压力。

3.1 USB 免驱接口

引脚 27~30 为 USB 信号，Windows、Android、Linux 桌面系统免驱识别。USB 模式固件可切换 3 种工作形态：

1. MICOUT、USPKOUT 分别输出降噪麦克风音频、USB 下行播放音频；
2. 切换为 USB 立体声，模拟输出左右声道；
3. 双数字麦固件，输出双波束左右声道音频。

USB 接口可以和模拟、I2S 接口同时工作，方便产品调试复用。

3.2 模拟音频接口

• MIC+ / MIC‑：模拟驻极体麦克风差分输入
• MICOUT：降噪后麦克风模拟单端输出，输出阻抗 120Ω，最大输出幅度 1.07Vrms
• USPKOUT：下行播放模拟音频输出
• AECIN：回声参考信号差分输入
• AGND独立音频地，隔离数字噪声污染模拟音频链路

设计提醒：模组模拟输出幅值较高，后端主板输入电平较小的场景，必须增加 RC 分压网络，防止音频削顶爆音。

3.3 I2S 数字音频接口

引脚 5 (LRCK)、6 (BCLK)、7 (D_IN)、8 (D_OUT) 组成标准 I2S 端口。 默认配置：采样率 16kHz，位深 16bit，飞利浦标准，模组为主模式；拆掉板载 R1 电阻后，I2S 输入输出完全独立。

当主板没有模拟 Codec，完全使用数字音频通信，选用模式四、模式七，模组内部完成 ADC/DAC 转换，全部音频走数字链路，规避 PCB 布线带来 EMI 干扰，保障高信噪比。

3.4 辅助控制接口

1. T1、T2（9、11 脚）参数选择引脚：上电默认高电平，对地拉低，即可硬件切换四档拾音距离 / 降噪等级；仅需要 0 欧电阻，不需要 MCU 参与控制。
2. SPI 接口（21‑24 脚）：外部 MCU 通过 SPI 改写 DSP 寄存器，动态调整降噪、增益、波束参数，适合运行时需要动态切换声学效果的产品。
3. 电源：支持 5V（13 脚）或 3.3V（12 脚）供电；19 脚输出 3.3V 给数字麦克风，最大输出电流 30mA。量产项目建议外部独立给数字麦供电，防止板载 LDO 过载损坏。

四、10 种工作模式快速选型表

表格

备注：波束模式、USB 三种输出形态，需要向厂商申请对应固件版本，硬件引脚不变。

五、关键电气机械参数

• 供电：+4V~5.25V（5V 输入） / +3V‑3.3V（3.3V 输入）
• 静态电流：65‑80mA
• MICOUT / USPKOUT：SNR 105dB，输出阻抗 120Ω，最大 1.07Vrms
• AEC 回声消除：100dB，最大回声延迟 100ms
• AI 降噪：45‑90dB
• 工作温度：‑20℃~70℃；更换主芯片可扩展工业级‑40℃~85℃
• 尺寸：37.5mm ×16mm，邮票半孔 SMT 贴片，半孔焊盘长 1.5mm、宽 0.75mm

六、典型应用场景

1. 安防楼宇：智能小区门禁、别墅对讲、可视门铃、IPC 摄像头拾音；
2. 会议教育：远程会议终端、多媒体教育通话设备；
3. 工业特种设备：矿山呼叫报警、银行客服终端、监狱 / 医院呼叫系统；
4. 车载语音：车载蓝牙通话、车载语音识别终端；
5. 双通道特色产品：智能工牌、双分区翻译设备、双通道独立录音设备（优先模式十双波束）；
6. 自助终端：停车场对讲、自助服务机语音通话；
7. 监护采集设备：老人儿童监护仪、采访录音设备。

七、硬件设计避坑要点

1. AEC 回声参考信号优先取自功放输入端；若取自功放输出后端，务必串联隔直电容 C1 (104/1uF)+1K‑10K 分压电阻，避免大信号烧毁模组。
2. 如果使用模组 19 脚给数字麦供电，负载电流不能超过 30mA；量产产品建议外部独立给数字麦克风供电。
3. 双波束性能高度依赖 PCB 布局，双麦阵列推荐间距 6cm。
4. I2S 双向模式，需要拆除模组 R1 电阻，D_IN 输入端口才会生效。
5. T1/T2 默认高电平，切换参数采用 0Ω 电阻对地短接，不要直接用 IO 口驱动。
6. SPI 为从设备，模组上电等待约 2 秒初始化完成，外部 MCU 再下发 SPI 配置指令。

八、总结

AU‑60 核心价值在于接口齐全、算法高度集成、独有双波束双通道输出。传统方案中模拟、USB、I2S 往往需要多套硬件方案，AU‑60 单颗模组依靠固件切换，适配不同音频架构主板，减少 BOM 物料种类，缩短声学调试周期。

尤其双麦双波束独立输出特性，给智能工牌、双通道翻译这类创新产品提供现成 DSP 硬件方案，省去自研波束成形算法巨大投入。对于做对讲、拾音、语音采集类产品硬件工程师，AU‑60 是值得评估选型的语音处理模组，解决回声、噪声、多声源拾取、多接口兼容常见工程难题。