电饭煲和洗衣机为什么需要语音提示
电饭煲和洗衣机是家里使用频率最高的两类家电。用户每天都要跟它们打交道，但大部分产品在状态反馈上做得比较粗糙。
电饭煲最常见的问题是这样。煮饭过程中有好几个状态需要告诉用户，开始煮饭、进入保温、饭已煮好、内胆未放到位、水量不足。传统方案用一两个LED灯加蜂鸣器来传达，用户看到灯闪了，听到嘀嘀响，但不知道具体是什么状态。尤其饭煮好了这个信息，用户如果在客厅或者卧室，听到的只是几声蜂鸣，过一会儿就忘了。等想起来去看的时候，饭已经保温了两三个小时，口感差了不少。老年人对这个问题的感受更深，蜂鸣声短促，听觉不太灵敏的老年人经常错过。
洗衣机的状态比电饭煲更复杂。程序选择、洗涤中、漂洗中、脱水启动、洗涤结束、门锁未关、进水超时、脱水不平衡报警，这些状态如果全部用LED和蜂鸣器来传达，用户要对照说明书才能搞清楚。而且洗衣机有个特殊需求，报警语音必须能打断正在播放的提示语音。比如洗衣机正在播放"洗涤中，请稍候"的循环提示，突然检测到脱水不平衡，需要立刻插播"脱水不平衡，请重新整理衣物"。传统语音芯片做不到这件事，它要么得先停掉当前播放再播报警，中间有几百毫秒延迟，要么干脆没有插播功能，只能靠蜂鸣器报警。
还有一个实际问题是多语言。家电产品出口到不同国家，或者面向不同语言区域的用户，语音提示需要支持多种语言版本。传统OTP语音芯片的语音内容出厂前固化，改一次语言版本就要换芯片，维护成本很高。就算用Flash方案，如果语音内容管理不方便，产线上烧录不同语言版本也要花不少时间。
WT2003Hx 怎么解决这些问题
WT2003Hx 是唯创知音的MP3语音芯片，V2.02版本说明书里有几个功能刚好对应了电饭煲和洗衣机的需求。
多存储介质让语音分类管理
这颗芯片同时支持四种存储方式。片内内置Flash有两个容量版本，WT2003H4内置180KByte，WT2003HP8内置701KByte。片外SPI Flash最大支持128Mbit。TF卡最大支持32G。U盘最大支持32G。
电饭煲的语音条数通常在二三十条左右，WT2003HP8内置701KByte已经够用了。洗衣机的语音条数多一些，加上多语言版本可能要上百条，可以选外挂SPI Flash的方案。如果产品要支持现场更换语音内容，比如售后人员带一张TF卡上门更新，选支持TF卡的版本就行。
四种存储的播放指令各自独立。片内Flash用9D和9E指令，片外Flash用A0和A1指令，TF卡用A2和A3指令，U盘用A6和A7指令。主控MCU可以根据需要切换播放来源，把标准提示语音放在片内Flash里固化，客户定制的语音放在外挂Flash里，方便后续更新。
插播指令解决报警优先级
洗衣机最需要的是插播功能。规格书里有一条B1插播指令，专门处理"正在播放A，需要紧急插入B"的场景。
它的工作方式是这样的。芯片正在播放某首曲目时，主控发送B1指令，芯片暂停当前曲目，转去播放B1指定的那首曲目，等这首插播曲目播完后，自动接着播放原来被暂停的曲目，从暂停位置继续。整个过程主控只需要发一条指令，不需要手动管理暂停、切换、恢复的时序。
B1指令的标示字区分了插播来源。00表示从Flash里插播，01表示从TF卡里插播，02表示从U盘里插播。洗衣机可以把正常提示语音放在片内Flash里循环播放，紧急报警语音放在外挂Flash里，报警触发时用B1指令从外挂Flash里插播，互不干扰。
有一点要注意。B1指令只在播放状态下有效，停止状态下发送插播指令不会执行。第一次插播还没播完时，发第二次插播指令会被忽略，必须等第一次插播曲目播完才能再次插播。洗衣机软件设计时要考虑这个限制，如果报警有多级优先级，高优先级报警需要在低优先级插播完成后才能发出，主控端做一个简单的排队逻辑就行。
BUSY引脚让多段语音顺序播报可控
电饭煲在煮饭结束后通常要播报一段比较长的提示语音，比如"饭已煮好，已自动进入保温模式，请在两小时内食用口感最佳"。如果这段语音被分成几句来播，主控需要知道上一句什么时候播完，才能发下一条播放指令。
WT2003Hx的BUSY引脚提供了这个功能。平时BUSY输出低电平，播放时输出高电平，播放结束后自动拉低。主控GPIO配置为输入模式直接读取BUSY电平，就能知道播放状态，不需要通过串口查询。电饭煲主控检测到BUSY从高变低，说明上一段语音播完了，马上发下一条播放指令，几段语音就能连贯播完。
USB模拟U盘让语音更新变简单
家电产品量产时，不同批次可能要烧录不同的语音内容，比如不同语言版本或者不同客户的定制语音。传统方案需要专用烧录器，产线上要准备烧录工位，效率不高。
WT2003Hx通过USB接口连接电脑后，电脑上会直接显示Flash或TF卡的盘符，跟插了一个U盘一样。直接从电脑拖拽音频文件到盘符里就完成了更新，不需要专用烧录器，不需要拆机，也不需要安装配套软件。拷贝完成后拔掉USB线，芯片就恢复到串口控制模式，可以正常播放了。
产线上用这个方式烧录语音，一个操作员一台电脑就能搞定，换语言版本只需要换一批音频文件，不用换芯片。售后人员到用户家里更新语音，带一台笔记本和一根USB线就够了。
有一点要注意。USB连接到电脑期间，串口发码无响应。更新语音时设备需要暂停正常运行，拔掉USB线后再恢复。家电产品如果在更新语音时不能断电，需要在软件上做好状态切换。
文件包加密保护客户定制内容
家电品牌商经常有定制语音的需求，比如某个品牌要在洗衣机语音里加入自己的品牌口号和安全提示语，不希望被竞争对手复制。规格书V2.00版本新增了文件包指令，把单个或多个音频文件打包成一个类似文件夹的包，包里面的音频文件不可见也不可更改，具有保密性。
品牌商可以把定制语音打包成文件包烧录到芯片里。终端用户或者竞争对手拿到产品后，即使通过USB接口连上电脑，也只能看到文件包的存在，看不到包里面的具体音频文件，无法提取和复制。文件包需要联系唯创业务制作，这也保证了内容管理的规范性。
音量和输出方式灵活可调
家电产品在不同使用场景下对音量的要求不一样。白天厨房里有抽油烟机在响，电饭煲的提示音要大一些才听得清。晚上用户已经睡了，洗衣机的洗涤提示音应该小一些，但报警音还是要够大。
WT2003Hx的音量支持0到31共32级数字调节，通过AE指令实时修改，具备掉电记忆功能。洗衣机可以在白天设定较大音量，夜间模式自动调低音量，报警时再切回最大音量。
芯片内置0.5W D类功放，默认SPK输出直接驱动扬声器，电饭煲和洗衣机内部的安装空间里配一个0.5W扬声器已经够用。如果产品对音量有更高要求，可以通过B6指令切换为DAC输出，外接更大功率的功放，切换功能也具备掉电记忆。
电饭煲语音系统设计
电饭煲的语音提示需求可以分成几类。状态类提示包括开始煮饭、进入保温、饭已煮好。操作确认类包括功能选择确认、预约设置确认、取消确认。报警类包括内胆未放到位、水量不足、温度异常。
语音条数大约二十条左右，选用WT2003HP8-32N（QFN32封装，4×4mm）内置701KByte就够用了，不需要外挂Flash。主控MCU通过UART发送9E指令按文件名播放对应语音，BUSY引脚检测播放状态。电饭煲煮饭结束后，主控先播放"饭已煮好"，检测BUSY变低后播放"已自动进入保温模式"，再播放"请在两小时内食用口感最佳"，三段语音连贯播报。
QFN32封装只有4×4mm，PCB占用面积很小，可以放在电饭煲控制板的角落位置，不影响其他器件布局。工作电压2.6V到5.0V，电饭煲控制板通常是5V供电，直接接上就行。0.5W D类功放直接驱动扬声器，扬声器可以安装在电饭煲外壳的出音孔位置。
洗衣机语音系统设计
洗衣机的语音条数比电饭煲多很多。标准洗涤程序有棉麻、化纤、羊毛、快洗、强力洗等十几种，每种程序选择后都要播报确认。加上洗涤中、漂洗中、脱水启动、洗涤结束、门锁未关、进水超时、排水超时、脱水不平衡、水温异常等状态和报警语音，条数可能超过五十条。
这个容量用WT2003HP8内置701KByte可能不够，建议选外挂SPI Flash的方案。SPI Flash最大支持128Mbit，存几十条甚至上百条MP3语音完全没问题。标准语音放在片内Flash里固化，客户定制语音和不同语言版本放在外挂Flash里，方便产线切换。
洗衣机最关键的是插播功能。正常洗涤过程中，芯片循环播放"洗涤中，请稍候"的提示语音。当洗衣机检测到脱水不平衡时，主控立即发送B1指令，芯片暂停当前提示语音，插播"脱水不平衡，请重新整理衣物"的报警语音，播完后自动恢复原来的提示语音。整个过程只需要一条指令，报警延迟控制在毫秒级。
洗衣机的夜间模式可以这样设计。用户选择夜间模式后，主控发送AE指令把音量调到较低级别，比如10级。洗涤过程中的提示语音以低音量播放。如果触发报警，主控先把音量调到最大31级，再发B1插播报警语音，播完后再把音量调回夜间模式级别。因为音量调节具备掉电记忆，洗衣机下次开机仍然保持上次的音量设置。
芯片关键参数
WT2003Hx采用32位处理器，最高主频120MHz。工作电压2.6V到5.0V，电源纹波需控制在5%以内，电源峰值不能超过5.5V。用在220V交流供电的家电产品上时，建议降压到5V供电，并增加5V单向TVS管，结电容选10pF左右，触发电压小于7V，IPP电流大于25A。
音频格式支持MP3和WAV，采样率8K到44.1KHz，码率8到320kbps。内置0.5W D类功放，默认SPK输出，可通过B6指令切换为DAC输出。音量0到31共32级可调，具备掉电记忆。16bit高精度ADC和DAC。IO口最大可直接驱动64mA。
低功耗方面，深度休眠功耗在5μA以内，原地休眠功耗在30μA以内，测试条件是3.3V供电。家电产品在待机状态下，语音芯片进入深度休眠，对整机待机功耗的影响可以忽略。唤醒方式是发送00或任意指令。
通信接口是标准UART异步串口，默认波特率9600bps，可通过FB指令在4800到921600范围内调整。通信高电平不超过3.3V，属于TTL电平。主控MCU如果是3.3V逻辑可以直接相连，5V系统需要加电平转换。
封装有三种。SOP16适合空间充裕的产品，TSSOP24引脚更多可以扩展IO功能，QFN32封装尺寸只有4mm乘4mm，适合PCB面积受限的紧凑型家电控制板。上电初始化时间500ms到1s，建议上电1s后再与语音芯片建立通信连接。
电路设计要点
电源去耦必须到位。VCC和VOUT两个引脚必须在距离芯片管脚1cm以内各接一个10μF电容到地，回路要短。规格书特别强调，不接电容芯片工作不稳定，会导致无法播放或播放中断。没有外挂Flash时VOUT也需要接电容。DAC输出模式下，可以在VCC原有10μF电容基础上再并联一个0.1μF电容进一步滤波，降低电源纹波造成的底噪。
AGND和GND在外接功放时需要用0Ω电阻隔离。语音芯片的GND和功放的GND应该分开走线，最后单点汇接到电源地。家电产品内部有电机、电磁阀等强干扰源，地线处理不好会直接影响语音清晰度。
建议画板时预留USB接口。并把语音芯片的烧录口作为测试点全部引出在PCB板上。产线可以通过USB接口批量烧录语音，售后可以在线更新语音内容，出现异常可以不用拆芯片直接在线刷写。
外挂Flash建议使用唯创提供的Flash。其他厂商的Flash在音频播放过程中可能出现杂音、爆音、无法播放等异常。原因是不同品牌Flash芯片在电气特性、时序参数、数据读写机制上存在差异。建议在PCB设计时将150mil和208mil两种尺寸兼容画上，方便备货。
开发注意事项
- 发送每条控制指令后建议间隔200到300ms再发下一条，并通过返回码确认上一条指令的执行结果。芯片上电初始化需要500ms到1s，建议上电1s后再开始发码控制。
- 文件名长度不能超过8个字节，一个中文字占2个字节。数字和英文字符需要转换为ASCII码，中文字符需要转换为GBK码。用文件名播放指令比索引播放指令更灵活，不受拷贝顺序影响。
- 音频文件在Flash或TF卡里的索引顺序是按拷贝先后排列的，不是按文件名排序。产线烧录时要注意拷贝顺序，或者统一使用文件名播放指令来避免顺序问题。
- FAT格式盘符根目录最多支持255个音频文件索引，FAT32格式根目录最多支持65000个。家电产品语音条数通常在几十条，FAT格式基本够用。如果需要多语言版本，建议用FAT32格式。
- 选型时注意版本功能差异。A01版本支持外挂Flash、TF卡和U盘，A02版本支持TF卡和U盘但不支持外挂Flash，A20版本只支持片内Flash，A21版本支持片内和片外Flash但不支持TF卡和U盘。电饭煲语音条数少可以选A20版本，洗衣机需要外挂Flash可以选A01或A21版本。
结语
电饭煲和洗衣机的语音提示需求看起来简单，实际设计时要处理报警优先级、多语言切换、产线烧录效率、客户定制内容保护等多个问题。WT2003Hx的插播指令解决了报警打断正常播放的问题，多存储介质支持解决了语音分类和容量扩展的问题，USB模拟U盘更新解决了产线和售后维护的问题，文件包加密解决了客户定制内容保护的问题。QFN32封装4×4mm的体积和5μA深度休眠功耗，让它能轻松塞进家电控制板里而不增加整机待机负担。具体应用方案请以V2.02版本规格书和唯创知音技术支持意见为准。