基于WT2003H的语音压力传感器应用设计方案

基于WT2003HX语音芯片的智能语音压感应用设计方案

应用方案设计

概述：

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件。唯创知音使用的传感器，区别于现有的电阻式，电容式和压电式传感，采用了全新的压力感应原理，通过可变的离子材料和导电材料表面的接触面积改变来感知外部压力，具有高灵敏度，高信噪比，也具有导电材料表面接触所产生的阻性压力变化性。唯创知音压感芯片，可以应用在按键感知处理，重量检测，水杯水位检测，成人用品等。唯创知音一直致力于为客户服务，让复杂变简单，因此形成了一套完整的智能语音压感解决方案。该方案主要基于唯创知音的语音芯片WT2003H4。

WT2003H是一款功能强大的高品质工业级语音芯片，采用了高性能32位处理器、最高频率可达120MHz，具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性强等特点，可内置100秒350秒800秒语音容量。控制方式灵活：支持标准的异步串口通讯（UART）控制。其中，不仅驱动唯创知音两路压感芯片，也带有唯创知音标准串口的音频播放控制。

WT2003H芯片特点

两路压感芯片数据输出；

控制方式：标准UART通信接口，支持DMA和流控制，波特率默认9600；

支持语音高品质音频格式，音频码率支8kbps~320kbps。

内置0.5WD类功放；

音量可调，音量等级32级；

两个16位异步分频定时器；

四通道PWM输出；

休眠功耗：静态电流小于10微安；

两个16位异步分频定时器；

唯创知音压力传感器芯片特点

信噪比：4000:1；

重复性：CV<5%；

；

响应时间：毫秒级；

压力范围：0-300mmHg(0-400gF/cm^2)；

压力分辨率：<10mmHg(0.5gF/压力传感区域)；

最低触发压力：<50mmHg(2.5gF/传感区域)；

非线性度：R2>0.95(线性区间为100-300mmHg)；

高灵敏度、高分辨率、高信噪比及高线性度压力传感；

（1）方案概述：    

WT2003H智能语音压感方案，客户MCU通过标准uart指令，控制WT2003H对两路压感芯片的数据发送模式，其中有着按照固定频率定时发送，主动发送，以及设置阈值和高低阈值触发。该标准压感串口指令也保留着标准音频播放指令，有着文件索引播放、插播、单曲循环、随机播放、组合播放的功能。

（2）设计框架图：    

本方案根据WT2003H4-16SS封装的芯片，主控通过uart通信控制WT2003H-16SS，对两路压感的数据进行采集。设计框图如下图2.1所示。

图2.1智能语音压感设计框图

（3）设计原理图：        智能语音压感电路原理图如下图3.1所示其中包括两路压感电路，UART通信接口TXRX，以及电源电路。

图3.1智能语音压感原理图

（4）设计思路：    

1、设置压感数据获取频率指令（0XA0），该指令设置WT2003H4向主控以一定频率发送压感数据。指令如下表4.1所示。

起始码	长度	扩展	代表	命令	数据		校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A0	XX	XX	XX	EF

表4.1 A0指令

其中数据由两位字节（高位在前，低位在后）组成，范围100毫秒-2000毫秒。

当客户需要设定以500毫秒的时间间隔去获取数据。需要发送7E 07 FF 03 A0 01 F4 9E EF，其中 500 的十六进制为01F4。

2、主动发送数据压感数据(0XA1)，该指令在A0指令设置完，就会按照一定的指令发送压感数据。即可发送A1发送的压感数据如下表4.2所示。

起始码	长度	扩展	代表	命令	压感数据1		压感数据2		校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A1	XX	XX	XX	XX	XX	EF

表4.2 A1指令

   3、主动请求压感数据(0XA2)，该指令以如下表4.3.1所示发送后，会接收到如下表4.3.2所示的返回的压感数据。在想要抓取数据时，只要发送该指令，立即返回数据。

例如：在某个时间或者某个动作结束后，发送7E 05 FF 03 A2 A9 EF，即刻获得该瞬间的压感数据，获得以下反码：7E 09 FF 03 A2 00 23 00 2D FD EF 。其中该瞬间的压感数据1为35，压感数据2为45.

起始码	长度	扩展	代表	命令	校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A2	XX	EF

表4.3.1 A2指令

起始码	长度	扩展	代表	命令	压感数据1		压感数据2		校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A2	XX	XX	XX	XX	XX	EF

表4.3.2 A2指令返回压感数据

4、设置压感阈值(0XA3)，该指令就是设置阈值后A1和A2指令发送的的压感数据为原始数据减去阈值后的压感数据。其中注意的是当原始数据小于阈值时，发送的压感数据为0，默认阈值为0。指令如下表4.4所示。

例如：当我将两个通道的阈值设置为48（十进制），指令为7E 09 FF 03 A3 00 30 00 30 0E EF 。当压感数据低于48时，发送的压感数据为0，大于阈值48的数据为原始数据减去阈值后的数据，过滤的常态值的影响。

起始码	长度	扩展	命令	压感数据1		压感数据2		校验码	结束码
7E	XX	FF	A3	XX	XX	XX	XX	XX	EF

表4.4 A3指令

5、设置压感低阈值触发(0XA4)，该指令设置一个低阈值，当实际数据（原始数据减去阈值）小于低阈值时，WT2003H以A0的频率按照A1的格式发送实际数据，若其中一路数据不低于低阈值，则发送的数据为0。指令如下表4.5所示。

例如：当我设置压感低阈值触发的值为48（十进制），指令为7E 09 FF 03 A4 00 30 00 30 0F EF 。其中，当实际数据（原始数据减去阈值）小于低48时，芯片将以A0指令的频率返回压感数据，且两路压感数据中，有一通道触发都会返回数据。

起始码	长度	扩展	代表	命令	压感数据1		压感数据2		校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A4	XX	XX	XX	XX	XX	EF

表4.5 A4指令

6、设置压感高阈值触发(0XA5)，该指令设置一个高阈值，当实际数据（原始数据减去阈值）大于高阈值时，WT2003H以A0的频率按照A1的格式发送实际数据，若其中一路数据不低于高阈值，则发送的数据为0。指令如下表4.6所示。

例如：当我设置压感高阈值触发的值为48（十进制），指令为7E 09 FF 03 A4 00 30 00 30 0F EF 。其中，当实际数据（原始数据减去阈值）大于低48时，芯片将以A0指令的频率返回压感数据，且两路压感数据中，有一通道触发都会返回数据。

起始码	长度	扩展	代表	命令	压感数据1		压感数据2		校验码	结束码
7E	XX	FF	03	A5	XX	XX	XX	XX	XX	EF

以上就是对WT2003H智能语音压感方案的简述，客户可以灵活运用压感数据，实现许多个性产品。    

编辑：黄飞