硬件电路分析
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电源部分
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BAT1 是一个电池盒，可以容纳一节 CR123A 电池。故要供电的话，需要使用小型柱形电池 CR123A 进行供电。
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CR123A 的相关参数如下：
电池参数
- 型号： CR123A
- 电压： 3.7V
- 尺寸： 34(L) x 16.5(W) mm
- 其他： 带 TYPE-C接口，可以直接充电
如需自行购买电池，请根据以上参数选购。
目前我们购买测试通过的电池：【CR123A】全新tyep-c接口（1节装）送充电线
SW1 是整个项目的电源开关，通过拨动 SW1 开关，进行断电和通电。
主控部分
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主控用的是 立创·开源SF32LB52模组，一款蓝牙低功耗芯片，频率 240MHz，集成 8MB PSRAM 和 16MB Flash，支持锂电池直接供电。BLE 连接功耗（1S间隔）仅需 7μA，BT连接功耗（1S间隔）仅需 10μA，BLE + BT 双连接功耗比同行单BT连接功耗还能降低 60%。
模组支持 BT PAN 功能可以直接连接手机上网，相比 WIFI 功耗更低，更加适合电池场景，带屏连接功耗仅 30mA。
在本项目中，直接让电池电源直连模组的电源输入引脚 VSYS。这里需要注意该模组电压范围要求 3.7V~4.7V。3.3V 和 5V 供电都不行。
模组的 VDD33_VOUT2 是由软件控制输出的，需要芯片正常启动后才有输出3V3。
模组与其他电路模块的连接情况(点击展开)
模组与屏幕的连接
| 模组 | 1.69寸TFT屏幕 | 说明 |
|---|---|---|
| GND | GND | 屏幕电源地 |
| VDD33_VOUT2 | VCC | 屏幕电源输入 |
| PA04 | DO(SCL) | 屏幕通信时钟引脚 |
| PA05 | D1(SDA) | 屏幕通信数据引脚 |
| PA00 | RES | 屏幕屏幕复位引脚 |
| PA06 | D/C | 屏幕读写功能引脚 |
| PA03 | CS | 屏幕通信片选引脚 |
| PA42 | BLK | 屏幕背光控制引脚，高电平屏幕背光亮 |
模组与功放喇叭的连接
| 模组 | 功放芯片(LM4871N) | 说明 |
|---|---|---|
| GND | GND | 屏幕电源地 |
| VSYS(电池电压) | VDD | 屏幕电源输入 |
| AU_DAC1P_OUT | IN+ | 音频输入端，正相 |
| AU_DAC1N_OUT | IN- | 音频输入端，负相 |
| PA26 | Shutdown | 功放使能引脚，高电平功放芯片停止工作 |
模组与麦克风的连接
| 模组 | 麦克风 | 说明 |
|---|---|---|
| GND | - | 麦克风电源地 |
| MIC_BIAS上拉 + MIC_ADC_IN直连 | + | 麦克风电源输入 + 麦克风信号输出 |
模组与按键的连接
| 模组 | 说明 |
|---|---|
| PA39 | 用户自定义功能按键，低电平被按下 |
| PA11 | 唤醒键，高电平被按下 |
模组与LED灯的连接
| 模组 | 说明 |
|---|---|
| PA32 | 用户自定义功能的LED灯 |
音频功放部分
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音频功放主要以上图的 U6 为主，它型号是 LM4871，是一款 3W、单声道 AB 类音频功率放大器，工作电压 1.9 - 5.5V。
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关于该电路每一个器件为什么这么放，是参考手册中的典型应用电路。其数据手册上的典型应用电路如下：
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根据数据手册的典型应用电路的推荐和我们项目的实际情况，最后采用的是 差分输入模式的典型应用电路。
这里有一个问题，虽然我们按照了典型应用电路放置了对应器件，但是器件的值跟典型电路是不一致的。为什么这么做？是为了低成本考虑，典型应用电路中，用到了 10K 20K 1UF 0.39UF 等器件，而我们为了购买器件少一点，让电路更简洁，将电阻统一改为 10K，电容改为常用的 100nF(0.1UF) 和 22UF。实测没有问题。
器件的 1 脚 Shutdown 是芯片掉电控制引脚，为高电平时功放停止工作实现低功耗；为低电平时功放正常工作。在原理图中通过 R4 电阻让该引脚默认为高电平即芯片默认停止工作，当需要功放工作时，需要主控的 PA26 引脚输出低电平才能工作，这样只有需要用的时候才开，不用的时候默认关闭。
声音大小控制
通过实际测试发现，项目原理图中的 R7 和 R8 电阻跟声音大小成线性关系，两个电阻越大，声音越小；两个电阻越小，声音越大。但是声音的大小始终不会超过喇叭的实际可输出声音大小。毕竟该芯片只有 1W 的功放输出。 W 数越大，功率越高，耗电越大，声音越响。
噪声控制
通过实际测试发现，项目原理图中的 C2 和 C5 电容跟噪声消除有关，具体如何调整数值达到理想效果参考该芯片的数据手册说明。这里简洁为一句话：高频噪声放小电容滤除，低频噪声放大电容滤除。
麦克风部分
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麦克风咪头（通常为驻极体话筒）的核心是一个可振动的极板（振膜）与固定背极板组成的电容。
当声音振动波作用在振膜上时，会导致其与背极板的距离动态变化，从而改变电容值。当有声音时，器件内部电容发送变化，这一变化会引发电容两端的电荷移动，产生微弱的交流电信号（模拟信号）。
但是虽然麦克风内部的驻极体材料自带永久电荷（无需外部供电维持电场），即使没有电源输入，麦克风也能够使用，但是为了确保麦克风能够正常稳定的工作，通常是需要提供一个基准电压（通常2~5V），使内部电容处于预充电状态，确保声音引起的电容变化能转换为有效电流信号。
在原理图中，R3 电阻的作用就是给麦克风的正极输入一个基准电压MIC_BIAS，这个电压是由模组控制输出的，由模组控制则可以在要用时才输出，不用时关闭，实现低功耗。R3 的电阻值为 10K，测试效果能够接受，过低则采集的音频信号弱，过高则易引入噪声。
在原理图中，U4 电容的作用就是对采集的信号进行滤波，滤除高频噪声，大多是滤除滋滋滋的声音或者声音沙哑问题。
屏幕显示部分
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屏幕显示使用的是 1.69寸TFT屏幕，采购自 金逸晨1.69寸TFT液晶屏ST7789小屏240x280显示器LCD圆角屏SPI彩屏， 屏幕通过SPI协议控制，供电 3.3V。
这里SPI的通信控制信号引脚，可以使用主控的硬件SPI外设，实现更高的通信速率，更快的屏幕刷新。但是使用主控的硬件SPI外设，则需要选择特定的引脚。
模组与屏幕的连接
| 模组 | 1.69寸TFT屏幕 | 说明 |
|---|---|---|
| GND | GND | 屏幕电源地 |
| VDD33_VOUT2 | VCC | 屏幕电源输入 |
| PA04 | DO(SCL) | 屏幕通信时钟引脚 |
| PA05 | D1(SDA) | 屏幕通信数据引脚 |
| PA00 | RES | 屏幕屏幕复位引脚 |
| PA06 | D/C | 屏幕读写功能引脚 |
| PA03 | CS | 屏幕通信片选引脚 |
| PA42 | BLK | 屏幕背光控制引脚，高电平屏幕背光亮 |
模组的引脚复用表
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按键部分
每一个项目基本都需要有人机交互部分，本项目通过按键进行控制，U2 PA11_KEY 是唤醒键 + 语音输入键，按下 U2 按键可以让主控从低功耗睡眠状态唤醒，当主控正在工作时，按下按键进行语音输入。为什么上拉？是因为高电平唤醒芯片低功耗睡眠模式。为什么分压？因为VSYS是电池电压3.7~4.2V，模组的IO只能接受3.3V的输入，高于3.3V可能会烧毁模组IO，所以当按下按键时，需要对输入的电压VSYS进行分压，这里选择两个10K分压，则实际输出电压是 VSYS / 2。
U1按键目前待定用途，设计出来备用。
指示灯部分
用于指示模组状态。通过模组IO控制。IO输出低电平LED灯亮，IO输出高电平LED灯灭。
下载部分
模组的下载是通过串口进行下载的，必须使用 PA18 和 PA19 引脚下载。
本项目直接使用 CH340X 模块的接口作为下载器。实测能够正常下载和串口调试通信。
