可以使用串口控制MP3播放的芯片

串口指令控制是音頻芯片領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的交互方式之一。相對而言純按鍵方案具備布線簡潔、可編程擴(kuò)展、兼容性好等優(yōu)勢，特別適合需要和主控MCU協(xié)同工作的嵌入式場景。本篇文章將會對唯創(chuàng)知音旗下的多款支持UART串口控制的MP3解碼芯片進(jìn)行介紹，涵蓋從入門級的單線方案一直到中高階的藍(lán)牙音頻平臺的完整產(chǎn)品線。

一、技術(shù)背景：為什么選擇串口控制的MP3芯片

在智能硬件開發(fā)這個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，音頻提示以及語音播報(bào)已經(jīng)成為了產(chǎn)品體驗(yàn)當(dāng)中重要的組成部分。傳統(tǒng)的辦法是依靠預(yù)先錄制好的音頻文件再加上專用的播放集成電路，通過簡單的電平觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)聲音的輸出。這樣一種方式雖然已經(jīng)很成熟了，但是它的靈活性是比較差的，要是需要更換提示音的內(nèi)容，常常得重新燒錄芯片，終端用戶幾乎是沒有辦法參與更新的。

串口控制方案的出現(xiàn)很好地解決了這一痛點(diǎn)。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的UART協(xié)議，上位機(jī)的MCU可以將指令發(fā)送給音頻解碼芯片，從而實(shí)現(xiàn)播放指定文件、調(diào)節(jié)音量、切換播放模式、查詢當(dāng)前狀態(tài)等功能。結(jié)合SPI Flash、SD卡或者U盤作為存儲介質(zhì)，終端設(shè)備能夠在不更換硬件的情況下，隨時(shí)更新音頻內(nèi)容。

更重要的是，串口方案從本質(zhì)上來講天然就支持二次開發(fā)。不管是在工業(yè)儀表的報(bào)警語音、智能小家電的操作提示，還是自助終端的引導(dǎo)播報(bào)當(dāng)中，只要主控芯片具備UART接口，就可以無縫地接入這類MP3解碼芯片，能夠極大地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

二、產(chǎn)品陣容：唯創(chuàng)知音串口MP3芯片完整梳理

1.WT2003HX系列：經(jīng)典入門級方案

WT2003HX系列乃是唯創(chuàng)知音針對通用市場所推出的一款UART接口MP3芯片，是該企業(yè)多年在音頻領(lǐng)域中所積累的成熟產(chǎn)品。

在存儲以及格式支持這一方面，該芯片可以適配SPI Flash、SD卡以及U盤這三種存儲介質(zhì)，文件系統(tǒng)兼容FAT16以及FAT32格式，這就意味著開發(fā)者不需要對音頻文件進(jìn)行特殊處理，直接把MP3或者WAV文件拷貝到存儲介質(zhì)里面就可以使用。在音頻格式這一方面，官方宣稱支持MP3以及WAV這兩種常見的編碼方式。

在功放輸出這一方面，芯片內(nèi)部內(nèi)置了單聲道功放，能夠支持2W的功率輸出，足夠驅(qū)動常見的8歐姆的小功率揚(yáng)聲器，可以滿足大多數(shù)小型設(shè)備的聲音播放需求。

在封裝以及接口這一方面，WT2003HX具備SOP16、SOP8以及DIP8等多種的封裝形式，開發(fā)者在實(shí)際進(jìn)行選型的時(shí)候可以根據(jù)PCB的空間情況以及焊接工藝來靈活地進(jìn)行選擇。串口通訊所采用的是標(biāo)準(zhǔn)的UART協(xié)議，其默認(rèn)的波特率是9600bps，而且還支持在1200bps到57600bps這個(gè)范圍之內(nèi)進(jìn)行配置，這樣子就可以去適應(yīng)不同速率的主控芯片以及不同的通訊環(huán)境。

在控制功能這一方面，通過串口指令集可以實(shí)現(xiàn)指定索引播放、組合播放、循環(huán)播放、隨機(jī)播放以及音量分級調(diào)節(jié)等操作。對于不需要復(fù)雜交互但又希望保留一定擴(kuò)展性的項(xiàng)目，WT2003HX是一個(gè)務(wù)實(shí)可靠的選擇。

2.WT2605Ax系列：兼顧存儲多樣性與格式兼容性

WT2605Ax系列乃是針對WT2003HX進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)展，其在存儲介質(zhì)以及音頻格式的支持方面有著更為廣泛的覆蓋范圍，而且在與U盤、熱插拔等實(shí)際使用場景的兼容性這一方面也得到了提升。

該系列也支持U盤、SD卡以及T卡這三種存儲方式，不過和前代產(chǎn)品相比較而言，U盤的熱插拔特性得到了更加優(yōu)良的保障。在實(shí)際的產(chǎn)品應(yīng)用當(dāng)中，這就意味著用戶可以在不關(guān)機(jī)的狀態(tài)下去更換U盤里面的音頻內(nèi)容，對于很多需要頻繁更新提示音的商業(yè)設(shè)備來講是有實(shí)際意義的。

音頻解碼的能力乃是WT2605Ax的核心之處。該芯片支持MP3、WAV、WMA、FLAC以及AAC等多種音頻格式，覆蓋了目前主流的編碼方案。其中FLAC和AAC的兼容對于需要在有限帶寬或者存儲空間下追求更高音質(zhì)的開發(fā)者來說是比較實(shí)用的。

在輸出接口這一方面，WT2605Ax具備16bit DAC輸出，能夠連接外置的功放或者是直接對接到音頻功放電路，從而實(shí)現(xiàn)更為高質(zhì)量的音頻還原。該系列支持標(biāo)準(zhǔn)的UART串口控制，可以完成目錄指定播放、組合播放、循環(huán)播放、隨機(jī)播放等復(fù)合指令。

從產(chǎn)品的定位情況來看，WT2605Ax是適合對于音頻質(zhì)量有比較高的要求，并且還需要同時(shí)去支持多種存儲介質(zhì)的開發(fā)者所使用的。相對入門級的方案而言，它的擴(kuò)展性以及格式兼容性都更為突出。

3 WT2605C系列：模塊化封裝的實(shí)用選擇

WT2605C系列運(yùn)用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，把核心的解碼芯片和外圍的電路進(jìn)行了整合封裝。采用這種設(shè)計(jì)的辦法，開發(fā)者不需要自己去搭建外圍的電路，這樣就縮短了項(xiàng)目啟動的周期。

該系列所支持的存儲介質(zhì)包含有SPI Flash、SD卡以及U盤，音頻格式可以兼容MP3以及WAV。內(nèi)置了UART接口并且支持一線串口雙模，既兼顧了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)協(xié)議的適配需求，又滿足了極簡單線場景的適配需求。功放部分整合了8歐姆/3W的功率輸出，驅(qū)動方面的能力相比WT2003HX有了明顯的提升，能夠滿足體積稍大的揚(yáng)聲器或者需要更大音量的應(yīng)用場合。

WT2605C內(nèi)置了EQ(均衡器)設(shè)置功能，開發(fā)者可以通過指令在不同的音效模式之間進(jìn)行切換，適用于終端產(chǎn)品有差異化聽感需求的情況。此系列支持多種組合播放的方式，可以靈活地去應(yīng)對復(fù)雜場景之下的語音播報(bào)邏輯。

4 WT2606A3-42N：藍(lán)牙與串口的融合方案

WT2606A3 - 42N所針對的是中高端的音頻應(yīng)用領(lǐng)域。芯片支持藍(lán)牙V5.0

內(nèi)置功放的最大輸出是4歐姆的3W，和前幾款產(chǎn)品比是有那么一點(diǎn)點(diǎn)提升。和WT2605Ax是同一種類型，WT2606A3-42N也存在16bit DAC輸出，給外接功放電路或者音頻DAC提供物理上的通道。

OTA在線升級支持是這款芯片的一個(gè)實(shí)用特性。通過藍(lán)牙來進(jìn)行連接，終端設(shè)備可以在不拆機(jī)的情況下去更新固件，對于已經(jīng)部署好的智能硬件設(shè)備來說，極大地簡化了維護(hù)的流程。它還支持通過UART接口來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議的控制，指令集覆蓋了播放、暫停、音量調(diào)節(jié)、播放模式切換等常用的操。

從應(yīng)用場景這一角度來看，WT2606A3-42N適合很多需要藍(lán)牙音頻功能但是又想要保留本地存儲播放能力的混合型產(chǎn)品。

5.WTV380Cx：音頻流與邊下邊播的特色方案

WTV380Cx在產(chǎn)品方面的邏輯與前面的幾款存在著較為明顯的不一樣之處。它著重在音頻流解碼以及邊下邊播這兩方面的能力，針對的是需要實(shí)時(shí)音頻傳輸或者流媒體播放的特定場景。

在存儲方面，WTV380Cx內(nèi)部采用內(nèi)置的SPI Flash作為主要的存儲介質(zhì)，最大可以支持128Mbit的容量。相較于外置的SD卡或者U盤的方案而言，內(nèi)置Flash在抗振動、可靠性這一方面是具有優(yōu)勢的，適合工業(yè)設(shè)備或者車載環(huán)境使用。

它所支持的音頻格式包含MP3以及WAV。功放輸出的規(guī)格是8歐姆、0.另外，這款芯片內(nèi)置了12bit的ADC，可以支持錄音的功能，可以在需要語音錄入的場景當(dāng)中復(fù)用同一顆芯片。

邊下邊播是這個(gè)方案的核心的差異化的地方。在實(shí)際的工作流程當(dāng)中，WTV380Cx可以在接收音頻數(shù)據(jù)流的時(shí)候持續(xù)地進(jìn)行解碼并且輸出聲音，不需要等待整個(gè)文件傳輸完成。這一個(gè)特性使得它在流媒體播放、實(shí)時(shí)語音播報(bào)這類對延遲有要求的場景當(dāng)中具備著獨(dú)特的價(jià)值。

在通訊接口這一方面，WTV380Cx同時(shí)具備UART標(biāo)準(zhǔn)串口以及一線串口這兩種模式，其默認(rèn)的波特率為9600bps，開發(fā)者可以根據(jù)實(shí)際的需求把它配置成其他的常用速率。

6 WT2003H4 - 16S(R104)：一線串口的極簡方案

WT2003H4 - 16S(R104)版本是針對一線通訊場景而專門設(shè)計(jì)的專用型號。在實(shí)際的應(yīng)用場景之中，使用標(biāo)準(zhǔn)的UART接口，其在理論層面是不存在任何問題的。

該型號采用SOP16封裝，支持一線錄音功能。在進(jìn)行通訊時(shí)序的時(shí)候是依照一線協(xié)議規(guī)范來進(jìn)行的，開發(fā)者得按照手冊上面的時(shí)序要求來編寫驅(qū)動代碼。支持的播放控制功能包含指定地址進(jìn)行播放、進(jìn)行播放控制(比如播放、暫停、停止)、組合播放以及循環(huán)播放等基礎(chǔ)的操作。

相較于標(biāo)準(zhǔn)的UART方案而言，一線串口方案在硬件連接這一方面更加簡潔，但是通訊的速率以及指令的復(fù)雜程度是存在相應(yīng)的限制的。R104版本的固件的功能代碼定義可以在官方資料里找到對應(yīng)的地址映射表，開發(fā)者按照表來進(jìn)行操作就可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的播放控制。

三、技術(shù)規(guī)格橫向?qū)Ρ?/strong>

從選型的角度來看，可以把上述的六款芯片按照存儲介質(zhì)、音頻格式、功放輸出、通訊接口這四個(gè)維度來進(jìn)行橫向的觀察。

在存儲介質(zhì)這一方面，WT2003HX、WT2605Ax、WT2605C這三款是支持U盤和SD卡雙介質(zhì)的，WTV380Cx是采用內(nèi)置SPI Flash為主，WT2606A3-42N側(cè)重于藍(lán)牙和本地存儲結(jié)合，WT2003H4-16S則是通過一線串口來簡化外設(shè)依賴。在音頻格式的兼容性方面，WT2605Ax是覆蓋范圍最為廣泛的，它可以兼容五種主流的編碼格式。WT2003HX以及WT2605C主要以MP3和WAV格式的音頻文件來進(jìn)行播放。WTV380Cx同樣支持MP3以及WAV，而且還具備錄音的通道。在功放輸出這一方面，WT2605C的3W規(guī)格是最高的，WT2606A3-42N的4歐/3W排在第二位，WT2003HX的2W屬于基礎(chǔ)級別的，WTV380Cx的0.在通訊接口這一方面，大多數(shù)的產(chǎn)品采用UART標(biāo)準(zhǔn)的串口。

四、應(yīng)用場景以及選型建議

在實(shí)際進(jìn)行選型操作的時(shí)候，是建議從以下這三個(gè)維度來開展評估活動的。

存儲更新的頻率乃是一個(gè)首要需要考量的因素。要是產(chǎn)品交付之后幾乎不需要去更新音頻內(nèi)容的話，那么可以優(yōu)先考慮內(nèi)置SPI Flash的WTV380Cx方案，它在工業(yè)場景當(dāng)中的抗干擾以及可靠性方面的優(yōu)勢是挺明顯的。要是想要讓終端用戶能夠便捷地更換提示音的話，那么U盤以及SD卡的方案會是比較合適的。

音頻質(zhì)量的水平是和音頻的格式兼容性以及DAC的精度相互關(guān)聯(lián)的。WT2605Ax具備16bit DAC，還支持FLAC/AAC，能夠滿足很多對音質(zhì)有要求的終端產(chǎn)品。要是僅僅只是存在提示音播放這樣的需求，WT2003HX或者WT2605C的方案是足夠能夠滿足的。

通訊的方式得依據(jù)主控芯片的接口資源來進(jìn)行抉擇。要是主控MCU具備富余的GPIO，并且對于通訊速率的要求不算高的話，那么一線串口的方案就能夠節(jié)省接口的占用情況。倘若期望有更為豐富的指令交互以及更高的通訊效率的話，那么標(biāo)準(zhǔn)UART方案便是更為穩(wěn)妥的選則。

對于很多需要藍(lán)牙音頻能力的混合型產(chǎn)品，WT2606A3 - 42N可以提供較為完整的解決方案，結(jié)合了OTA升級功能，在遠(yuǎn)程維護(hù)已經(jīng)部署好的設(shè)備方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

五、唯創(chuàng)知音的技術(shù)服務(wù)能力

深圳唯創(chuàng)知音電子有限公司自從1999年成立以來，已經(jīng)持續(xù)在語音技術(shù)領(lǐng)域深耕了將近30年，是國家高新技術(shù)企業(yè)。從2004年的時(shí)候起，這家公司便開始著手研發(fā)MP3芯片，歷經(jīng)了八代產(chǎn)品的迭代，其中WT2605、WT2003這類產(chǎn)品線在市場當(dāng)中積攢了良好的口碑。

在研發(fā)能力這一方面，唯創(chuàng)知音每年超過20%的銷售額被投入到技術(shù)研發(fā)當(dāng)中，已經(jīng)累計(jì)獲得了超過90項(xiàng)核心技術(shù)專利，涉及音頻編解碼、低功耗設(shè)計(jì)、語音降噪等多個(gè)技術(shù)方向。

在生產(chǎn)這一端，公司在深圳市寶安區(qū)擁有4000平方米以上的標(biāo)準(zhǔn)化制造基地，員工人數(shù)超過200人，每月的產(chǎn)能能夠達(dá)到3000萬片以上，構(gòu)建了從產(chǎn)品研發(fā)、測試、聲音處理到應(yīng)用指導(dǎo)的完整質(zhì)量管控體系。

在技術(shù)服務(wù)這一方面，唯創(chuàng)知音提供了較為完善的開發(fā)文檔以及應(yīng)用方面的支持，比如各型號芯片的數(shù)據(jù)手冊、指令協(xié)議的說明、參考原理圖以及應(yīng)用方面的注意事項(xiàng)等。對于有定制化需求的客戶，公司也能夠提供軟硬件聯(lián)合開發(fā)的定制化服務(wù)，幫助客戶縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

六、結(jié)語

串口控制的MP3芯片在嵌入式音頻領(lǐng)域有著廣闊的的應(yīng)用空間。從WT2003HX這類基礎(chǔ)入門級的方案，到WT2605Ax的多格式兼容設(shè)計(jì)，再到WT2606A3-42N的藍(lán)牙和串口的融合，每款產(chǎn)品都有它明確的定位以及適用的場景。開發(fā)者在實(shí)際項(xiàng)目當(dāng)中，需要依據(jù)存儲的需求、音頻質(zhì)量的要求以及通訊接口的條件來進(jìn)行綜合的評估，從而選擇最為匹配的芯片方案。

要是想要進(jìn)一步去了解具體型號的技術(shù)參數(shù)或者獲取開發(fā)方面的資料，那么是需要去聯(lián)系唯創(chuàng)知音官方的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的。