會議錄音設(shè)備W2000T錄音芯片方案詳解：高保真降噪與低功耗如何兼得？

產(chǎn)品市場

隨著遠程辦公和混合會議模式的普及，智能會議設(shè)備市場需求持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計，2024年全球智能會議系統(tǒng)市場規(guī)模已突破百億美元，其中高清晰度錄音、云端存儲與實時傳輸功能成為核心需求。會議場景中，用戶不僅需要精準(zhǔn)捕捉發(fā)言內(nèi)容，還需應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境噪聲干擾，同時要求錄音數(shù)據(jù)可通過本地存儲（如TF卡）快速備份，并通過網(wǎng)絡(luò)實時上傳至服務(wù)器進行協(xié)作分析。

WT2000T芯片方案憑借其高音質(zhì)、低功耗、長時錄音及靈活的存儲擴展能力，成為會議錄音設(shè)備的優(yōu)選方案。該方案尤其適用于企業(yè)會議室、教育錄播系統(tǒng)、司法庭審記錄等場景，滿足用戶對高效、可靠、易管理錄音設(shè)備的需求。

產(chǎn)品應(yīng)用框圖

基于外部MCU與WT2000T的UART協(xié)議交互架構(gòu)，系統(tǒng)框圖重構(gòu)如下：

1）音頻采集與處理鏈

輸入級：支持雙麥克風(fēng)差分輸入，通過WT2000T內(nèi)置PGA（可編程增益放大器）調(diào)節(jié)靈敏度，適應(yīng)3-10米拾音范圍。

處理單元：WT2000T獨立完成ADC采樣（16bit/44.1kHz）、環(huán)境噪聲消除、MP3實時編碼（CBR128kbps），編碼后數(shù)據(jù)流直接寫入TF卡。

2）控制與通信鏈

指令交互：外部MCU通過UART發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)指令控制WT2000T，包括錄音啟停、文件查詢、數(shù)據(jù)塊讀取等操作。

數(shù)據(jù)傳輸：WT2000T響應(yīng)MCU請求時，將TF卡中的音頻文件以512字節(jié)/包的形式通過UART回傳，數(shù)據(jù)流格式為[包頭][長度][命令碼][數(shù)據(jù)][CRC16]。

網(wǎng)絡(luò)層：MCU接收數(shù)據(jù)包后，通過SPI接口連接網(wǎng)絡(luò)模塊（如ESP32-C3），封裝為TCP/IP協(xié)議包上傳至服務(wù)器，支持Base64編碼或二進制直傳。

3）電源與狀態(tài)管理

供電設(shè)計：WT2000T與MCU采用獨立LDO供電（3.3V/500mA），避免數(shù)字噪聲干擾音頻電路。

狀態(tài)同步：MCU通過解析WT2000T的狀態(tài)碼（如0x01:空閑、0x02:錄音中），驅(qū)動LED指示燈顯示設(shè)備工作狀態(tài)。

4）數(shù)據(jù)流詳解

該架構(gòu)實現(xiàn)硬件級解耦：WT2000T專注高精度音頻處理，MCU負責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換與網(wǎng)絡(luò)通信，二者通過標(biāo)準(zhǔn)化UART指令協(xié)同，降低系統(tǒng)耦合度與開發(fā)復(fù)雜度。

芯片介紹

WT2000T是唯創(chuàng)知音針對音頻處理推出的高性能SoC芯片，現(xiàn)有WT2000T-32N QFN32（體積小4*4MM）的封裝芯片。帶有地址播放、插播、單曲循環(huán)、所有曲目循環(huán)、隨機播放等功能。32級音量可調(diào)、最大可以支持外掛128Mbit的Flash。

3.1產(chǎn)品特點

1）核心性能：

高性能32位處理器、最高頻率可達160MHz。實時處理多路音頻流。

集成MP3/WAV編碼器，支持8-48kHz采樣率，比特率8-320kbps，錄音音質(zhì)達CD級。

音頻輸出方式默認為雙DAC輸出，不可修改，硬件支持16bitDAC輸出。

2）存儲擴展：

支持SPI-FLASH、TF卡、U盤三種存儲介質(zhì)，最大支持32GB容量，錄音時長可達數(shù)百小時。

3）接口豐富：

標(biāo)準(zhǔn)UART通信接口，默認波特率115200，支持通過串口命令設(shè)置波特率，便于與外部MCU通信。

4）低功耗優(yōu)化：

內(nèi)置動態(tài)功耗調(diào)節(jié)機制，工作電流≤50mA，休眠模式下功耗低至uA級。

3.2芯片引腳描述

功能介紹

1）指令化錄音控制

精準(zhǔn)操控：MCU通過UART指令直接控制錄音啟停，支持調(diào)節(jié)采樣率、增益等級。

狀態(tài)反饋：WT2000T實時返回硬件狀態(tài)（如存儲異常、低電量）。

2）文件存儲與讀取

無文件系統(tǒng)存儲：錄音文件按日期_時間.wav格式直接寫入TF卡，規(guī)避FAT表風(fēng)險。

指令驅(qū)動操作：MCU通過指令查詢文件列表、分塊讀取數(shù)據(jù)（512字節(jié)/包），支持斷點續(xù)傳與安全擦除。

3）裸數(shù)據(jù)上傳

協(xié)議精簡：MCU將音頻數(shù)據(jù)封裝為自定義TCP幀（同步頭+時間戳+數(shù)據(jù)+CRC），直傳服務(wù)器。

自適應(yīng)分片：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量動態(tài)切換數(shù)據(jù)塊大小（512字節(jié)），確保傳輸穩(wěn)定性。

4）低功耗與可靠性

三級休眠：工作模式（50mA）→待機（30μA）→深度休眠（2μA），按鍵/RTC定時喚醒。

核心優(yōu)勢：純UART指令驅(qū)動，實現(xiàn)硬件級高可靠控制，適配低成本MCU開發(fā)，無軟件依賴。

指令介紹

5.1協(xié)議命令格式

標(biāo)準(zhǔn)UART異步串口接口，屬于3.3VTTL電平接口。通訊數(shù)據(jù)格式是：起始位：1位；數(shù)據(jù)位：8位；奇偶位：無；停止位：1位。使用電腦串口調(diào)試助手，需要正確設(shè)置串口的參數(shù)，設(shè)置如圖：

注意：“長度”是指長度+命令碼+參數(shù)+校驗和的長度，“累加和校驗”是指長度+命令碼+參數(shù)的累加和的低字節(jié)。

5.2協(xié)議指令

RTC時鐘

1）讀取當(dāng)前的系統(tǒng)時鐘時間；

2）設(shè)置當(dāng)前的系統(tǒng)時鐘時間。

設(shè)備剩余容量及電源電壓

1）查詢當(dāng)前設(shè)備剩余容量，僅FAT可使用該功能；

2）查詢語音芯片當(dāng)前的電源電壓，誤差±0.06V。

錄音通道

可設(shè)置錄音通道為line-in、MIC，默認為MIC。

錄音品質(zhì)

碼率（BR）/采樣率（SR）對應(yīng)關(guān)系

錄音控制

1）設(shè)置錄音時長并啟動錄音功能(單位：s)，達到錄音時長后自動停止錄音，錄音文件存儲在根目錄下。

錄音文件名采用時間戳命名，例如：文件名為24A23200，其中“24”表示年份為2024，“A”表示月份為10，“23”表示日期為23，“20”表示時間段為20:00~21:00，“0”表示該時間段內(nèi)文件序號為1。

2）若當(dāng)前處于錄音狀態(tài)，停止當(dāng)前錄音，并生成完成的錄音文件。

文件管理

1）查詢當(dāng)前外設(shè)連接狀態(tài)；

2）查詢TF卡內(nèi)音樂文件總數(shù)；

3）查詢所有文件文件名；

4）讀取錄音文件：

通過文件名讀取文件數(shù)據(jù)，首先發(fā)送F4指令獲取文件大?。?字節(jié)），再發(fā)送F3指令自動上傳512bytes數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)包含在7E00F3......XXEF中，其中......為上傳的一包數(shù)據(jù)，XX為累加和校驗，是指0x00+0xF3+上傳數(shù)據(jù)的累加和的低字節(jié)；上傳數(shù)據(jù)期間需要每隔一段時間發(fā)送7E03F3F6EF，以保持上傳數(shù)據(jù)的完整性，直至文件讀取完畢。

5）刪除指定文件：

可以指定根目錄下的文件索引及文件名來刪除指定的音頻文件。

網(wǎng)絡(luò)傳輸

波特率設(shè)置（921600，N，8，1），音頻錄制格式為MP3，外部單片機讀取音頻文件并上傳服務(wù)器。

方案展示

6.1硬件架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)由外部單片機（MCU）與WT2000T芯片協(xié)同工作，硬件架構(gòu)如下：

主控鏈路：

WT2000T負責(zé)音頻采集、編碼、存儲至TF卡，僅通過UART協(xié)議與外部MCU通信。

外部MCU（如STM32F4系列）作為系統(tǒng)控制核心，通過UART發(fā)送指令讀取錄音文件，并通過Wi-Fi/以太網(wǎng)模塊上傳至服務(wù)器。

接口定義：

WT2000T與MCU之間采用UART（波特率921600bps，8N1格式），僅需連接TX、RX、GND三線。

MCU與網(wǎng)絡(luò)模塊（如ESP8266）通過SPI或UART通信，實現(xiàn)HTTP/MQTT協(xié)議封裝。

6.2控制與上傳流程

1）文件文件名獲?。?/span>

獲取根目錄下的所有文件的文件名。

2）文件內(nèi)容讀?。?/span>

可以指定根目錄下的文件名來讀取指定的音頻文件。

3）數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器：

MCU接收數(shù)據(jù)塊后，通過網(wǎng)絡(luò)模塊封裝為HTTPPOST請求，按分片上傳至服務(wù)器。

6.3典型應(yīng)用案例

司法錄音筆方案：

硬件配置：WT2000T+STM32F405+4G模組（移遠EC200T），TF卡加密分區(qū)存儲。

工作流程：

庭審結(jié)束后，法警通過按鍵觸發(fā)MCU讀取指定錄音文件。

MCU逐包獲取數(shù)據(jù)并加密（AES-256），通過4G網(wǎng)絡(luò)上傳至法院私有云。

上傳完成后，MCU發(fā)送指令刪除本地文件，確保數(shù)據(jù)唯一性。

6.4方案優(yōu)勢總結(jié)

通過UART協(xié)議實現(xiàn)外部MCU對WT2000T的精細化控制，系統(tǒng)具備以下特性：

高可靠性：純硬件協(xié)議交互，避免API接口的軟件層兼容性問題。

靈活組網(wǎng)：MCU可適配多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（Wi-Fi/4G/有線），滿足不同場景部署需求。

強安全性：敏感操作（如文件刪除）需MCU二次校驗，防止誤觸發(fā)。