基于紫光展锐 SC5842 的 TWS 耳机方案

 TWS 是英文 True Wireless Stereo 的缩写，即真无线立体声。TWS 技术同样是基于蓝牙技术，其运用到蓝牙耳机领域，催生了新的产品 -- TWS 耳机。TWS 耳机最大的特点就是无线化，相较有缆线蓝牙耳机，TWS 耳机有体积小、音质好、不易有听诊器效应的优势。且其通常配备充电盒，具有取舱快速配对和增强耳机续航的功能。同时其带有更先进的蓝牙技术使其连接效率和稳定性更好。

该 TWS 耳机可以完成以下功能：

① 支持自动开关机（耳机出盒开机，入盒关机）和手动开机（按键控制）

② 语音提示音，如开机会语音提示“POWER ON”

③ 支持耳机与手机配对互联，蓝牙距离为 360 度无障碍任意角度 10 m

④ 左右耳可单独使用，也可一起使用，其中右耳为主耳

⑤ 影音控制、接听 / 拒绝 / 拨打电话、唤醒语音助手

⑥ 低功耗功能，80 % 最大音量通话功耗小于 10 mA

⑦ 电池电压实时监测，低电量预警，超低电压自动关机

⑧ 产品充电,充电时耳机红色 LED 灯常亮，充电完成红色 LED 灯熄灭

该 TWS 耳机可以完成以上功能主要是依靠紫光展锐 SC5842 BT SoC，其为紫光展锐推出的第二代无线音乐解决方案的高集成度 SoC，采用了展锐独特的 UNI TWS 双耳技术，实现更好的主副耳交互及使用体验。其具有130 ms 低时延，满足用户流畅的影音和游戏体验。同时 SC5842 具有低功耗功能，其待机功耗约 0.5 mA，其 80 % 音量通话时功耗在 10 mA 以内。SC5842 可应用于 TWS 耳机，蓝牙耳机，立体声耳机等产品。SC5842 的基本参数如下：

① 高集成       

* BT5 + RISC-V MCU @ 197 MHz + VOC DSP @ 197 MHz       

* 集成 BT RF / Analog / PMU / CPU / DSP / Flash / RAM / BUCK / LDO      

② BT       

* 支持 BT5.0 双模，支持 BR / EDR，支持 BLE, BLE 2M       

* 支持 A2DP 1.3.1，HFP 1.6，AVRCP 1.6.1       

* 通过 BQB BT5.0 认证      

③ Audio       

* 采用展锐独特的双耳技术 -- UNI-TWS       

* 支持 24 bit 立体声 DAC 和支持单通道 24 bit ADC       

* 支持 8，025，12，16，22，05，32，44.1，48 和 96 kHz 采样率       

* 支持模拟和数字 MIC       

* 支持 MP3 / WMA / SBC / AAC / mSBC 解码      

④ 丰富的接口       

* UART，I2C，SPI，SSP，I2S，7 GPIO，IR Tx/Rx      

⑤ OS       

* FreeRTOS      

⑥ 封装       

* QFN24 4 x 4 mm

硬件设计说明：大联大世平集团推出基于紫光展锐 SC5842 的 TWS 耳机方案，主要由紫光展锐 SC5842 BT SoC、帝奥微 DIO5509 Charger、模拟麦、用户按键、陶瓷天线、LED 灯、晶振等部分组成。

原理图：      

① SC5842 BT SoC 电路

② MIC & DAC Receiver 电路

③ LED & Key & Charger 电路

PCB Layout：      

PCB 为四层 Layout 板，分别是 TOP 层、GND 层、POWER 层、BOTTOM 层。       

① TOP 层

② GND 层

③ POWER 层

④ BOTTOM 层

软件设计说明：

软件编译环境搭建      

SC5842 采用 RISC-V 架构，需要使用交叉工具链进行编译。      

① 设置系统环境变量       

* 使用 sudo vi/etc/profile 命令，在最后面加入所示内容

* 完成后使用 source/etc/profile 命令使环境变量生效      

② 编译代码       

* 调用 tbuild.sh 进行编译 程序烧录       

程序烧录

本 PCBA 采用串口烧录方法，烧录时需用到 USB 转串口板。USB 转串口板的实物如下图所示。

将 TWS 耳机 PCBA 的 TXD（丝印 TP7）、RXD（丝印 TP8）、GND 测试点与 USB 转串口板按照下图进行连接。

然后就可以用紫光展锐 WCN 量产下载工具，将程序烧录到 TWS 耳机 PCBA。       

① 点击设置

② 在端口页面选择串口号

③ 在下载页面导入需要烧录的程序文件

④ 在蓝牙设置页面修改蓝牙起始地址码和蓝牙名

⑤ 回到主菜单点击全部开始，程序开始下载，出现进度条，状态由“下载”变成“完成”，则程序烧录成功

► 展示版照片

► 方案方块图

► 核心技术优势

① 支持 Bluetooth 5.0 规范

② 支持 A2DP 1.3.1、HFP 1.6、AVRCP 1.6.1

③ 紫光展锐 UNI TWS 双耳技术专利，双收双发，支持主副耳无缝切换

④ BT SoC 高集成度，内置可编程 197 MHz DSP 和 4 Mbit Flash

⑤ 主副耳电量智能均衡，可延长 20 % 使用时间 ⑥ 面向中低端市场，BOM 成本较低

► 方案规格

① 四层 Layout 板，尺寸可根据 TWS 耳机结构进行调整

② 支持 UART、I2C、SPI、SSP 和 IR 等接口

③ 支持 24 bit 立体声 DAC 和支持单通道 24 bit ADC，采样率达 96 kHz

④ 支持立体声模拟音频、I2S 数字音频输出

⑤ 支持 MP3、SBC、WMA、AAC、mSBC 音频解码器

⑥ RF 发射功率：8 dBm（Typ）

⑦ 灵敏度：- 91 dBm（Typ）

⑧ 待机功耗约 0.5 mA，其 80 % 音量通话时功耗在 10 mA 以内

⑨ 支持紫光展锐 WCN 量产下载工具