使用基于i.MX RT106S MCU的解决方案进行硬软件设计实现物联...

NXP管管

使用基于i.MX RT106S MCU的解决方案进行硬软件设计实现物联网的本地语音控制

1 简介
基于 NXP i.MX RT106S MCU 实现物联网本地语音控制，是一个全面且成本优化的解决方案。凭借易于使用的 SLN-LOCAL2-IOT 开发套件，使设备制造商能够快速构建本地语音控制设计。该应用程序已投入生产、经过全面测试和认证。
SLN-LOCAL2-IOT 开发套件基于由 Arm® Cortex®-M7 内核驱动的 i.MXRT106S 微控制器。

注意
SLN-LOCAL2-IOT 开发套件的硬件设计不代表使用i.MX RT106S实施本地语音控制的推荐硬件设计。

本应用笔记的目的是：
• 指导开发人员完成恩智浦推荐参考设计的实施过程。
• 支持将在 SLN-LOCAL2-IOT 开发套件上开发的任何软件轻松迁移到基于此参考设计的任何生产硬件。
SLN-LOCAL2-IOT 开发套件硬件与推荐的参考设计之间的主要区别包括：
• 用类似的 AzureWave AW-NM372SM 模块替换 Murata 1DX Wi-Fi/BLE模块。
• 用Quad SPI NOR Flash 代替HyperFlash。
• 用集成在 i.MX RT106S MCU 上的数模转换器 (“MQS”) 和低成本模拟音频放大器替换 Goodix（原 NXP）智能放大器 TFA9894D。
有两个版本的 i.MX RT106S Local Voice Control for IoT 软件包可通过MCUXpresso SDK Builder 下载：
• SLN-LOCAL2-IOT 是 SLN-LOCAL2-IOT 开发套件的 SDK。
• SLN-LOCAL2-RD 是基于i.MX RT106S参考设计的 SDK。

2 硬件参考设计
图 1显示了 SLN-LOCAL2-IOT 开发套件的硬件架构。

图 2显示了 i.MX RT106S 参考设计的硬件架构。

2.1 Wi-Fi 和蓝牙模块
i.MX RT106S MCU 需要两个物理接口来控制无线电模块并与之通信。
• 用于Wi-Fi IEEE802.11 b/g/n 的SDIO 2.0 接口，由RT106S USDHC1 外设支持。
• 低功耗蓝牙（BLE）的 UART 接口，由 RT106S UART1 模块支持。

2.1.1 AzureWave AW-NM372SM 模块
AzureWave AW-NM372SM 模块嵌入了支持 Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n 和蓝牙 4.2 的赛普拉斯 CYW43438_A1 组合芯片组。该模块采用 12.0 mm x 12.0 mm LGA 封装。
如需获取 AzureWave AW-NM372SM 模块数据表，请访问www.azurewave.com。

注意
AzureWave AW-NM372SM 模块还支持 FM 无线电数据接收器（RDS 和 RDBS）。但是，本文档不考虑如何使用该功能。

2.1.2 Wi-Fi 模块示意图
图 3详细介绍了 Wi-Fi 模块的原理图。

2.1.3 天线走线设计
AzureWave AW-NM372SM 模块具有一个连接到 2.4GHz 天线的无线电输入/输出引脚（WL_BT_ANT）。这种连接的设计优化了从天线到模块输入引脚的射频功率传输。否则会限制接收器的灵敏度并影响发射器的有效输出功率，从而导致缩短 Wi-Fi 和低
功耗蓝牙的连接范围。
任何新开发的关键设计考虑因素是：
• PCB 走线满足 50Ω 阻抗匹配；[2.4GHz；2.5GHz]。
• 需要 Pi 滤波器来调整阻抗匹配，从而优化 RX/TX 功率传输。(C73、C113、C74；R122)。这些器件的取值依照每个 PCB
不同布局实际给定。
• 2.4GHz RF 连接器用于远距离天线 (J1) 的连接。
• 如果不影响线路阻抗，也可以考虑选择性的加入 (D2) ESD 保护。

注意
2.4GHz 天线的实际设计超出了本文档的范围。如需全面信息，请参阅Cypress网站上的应用笔记 AN91445 - 天线
设计和射频布局指南。

2.1.4 电源线
AzureWave AW-NM372SM 模块通过 VBAT 引脚供电，规格如下：
• VBAT 必须提供 +3.3V 电平，以确保与 i.MX RT I/O 电平兼容
• 在VBAT 电压高于 +3.2V 的情况下，AzureWave AW-NM372SM 模块能够保证最佳的射频性能
• VBAT 电源供电范围必须支持 +3.3V+/-3%
• 3V3 电源设计必须能够满足模块的 700mA 电流峰值

注意
建议在无线电模块的 3V3 电源线上加入一个 LC 滤波器。该滤波器有助于抑制由数字组件（i.MX RT、闪存）注入电源线的噪声。

2.1.5 开关稳压滤波器
Cypress CYW43438 芯片组嵌入了降压稳压器。调节器需要一个 LC 滤波器（L4、C70）才能正常运行。电源环路
VIN_LDO_OUT、LC 滤波器和 VIN_LDO 必须是：
• 保持尽可能短，以尽量减少其辐射
• 远离任何其他信号

注意：电感 L4 的电流额定值至关重要。因此，建议使用 Murata LQM18PN2R2MGHD 作为该滤波器。

2.1.6 UART 接口
四线 UART 接口将 AzureWave AW-NM372SM 模块连接到 i.MX RT106S UART1 外设。

此 UART 接口专用于 BT/BLE 控制/通信，它符合 3V3 标准，默认以 115200 波特率运行。

注意
建议在每条 UART 线上添加一些串行电阻，以方便蓝牙/蓝牙 LE 性能评估。

Cypress 正在通过 Cypress 开发者社区（https://community.cypress.com）分发一个名为 CyBlueTool 的专用软件实用程序，用于
测试射频和测量 BT/BLE 吞吐量。

2.1.7 SDIO 接口
一个六线 SDIO 接口将 AzureWave AW-NM372SM 模块连接到 i.MX RT106S SDHC1 外设。
表2. WLAN 的 SDIO 接口

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未完

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