TWS 耳机 PCBA 基础技术资料

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TWS 耳机 PCBA

Bluetooth Audio and BLE

(基于 QCC302x, QCC512x 系列芯片)

基础技术资料

产品与应用领域

l                      TWS 蓝牙耳机

l                      TWS Plus 蓝牙耳机 

n                      备注: 见章节2.2 TWS Plus

l                      TWS耳机双耳麦克风通话切换

l                      蓝牙运动耳机, 蓝牙商务耳机, 头戴式蓝牙耳机, 传导蓝牙耳机

l                      与太阳镜等眼睛产品配合的蓝牙耳机方案

l                      带有入耳检测/接近检测/佩戴检测传感器的蓝牙耳机

l                      带有G-Sensor, IMU等运动传感器的蓝牙耳机

l                      带有心率传感器的蓝牙耳机

l                      需要BLE功能支持的应用于IoT领域的蓝牙耳机

简介

l                      Qualified to Bluetooth® v5.0 specification

l                      120 MHz Qualcomm® Kalimba™ audio DSP

l                      High-performance 24bit audio interface

l                      Advanced audio algorithms

l                      Digital and analog microphone interfaces 支持数字Mems麦克风与模拟Mems麦克风, 传统驻极体麦克风

l                      支持1个 或2个麦克风, 支持双麦克风cVc降噪

l                      Flexible PIO controller and LED pins with PWM support 多功能可配置PIO引脚设计, 支持PWM输出

l                      支持aptX mono, SBC, and AAC audio codecs

l                      Integrated PMU: Dual SMPS for system/digital circuits, Integrated Li-ion battery charger

l                      支持接口: UART, Bit Serializer (I²C/SPI), USB 2.0

l                      支持OTA功能 (OTA功能需要使用64Mbits Flash)

l                      支持GoogleFastPair 蓝牙耳机安卓弹窗配对

V2.3 2019-08-25

Document History

Revision

Date

Change Reasons


2018-03-01

Start the TWS project

1.0

2018-09-30

First Release

1.1

2018-10-27

增加功耗测试, 增加电源仓设计, 增加TWS Plus 功能说明. 章节5 章节2.4

1.2

2019-03-21

增加功耗测试说明, 增加各种传感器说明. 章节2.7-2.10

1.3

2019-03-26

增加耳机进入DUT 工程测试模式的说明. 章节7

1.4

2019-03-28

增加第一代TWS耳机工程样机(机械按键基础款)的UI说明. 章节8

增加电容感应式入耳/佩戴检测传感器与触摸控制. 章节2.8

1.5

2019-03-29

增加对TWS耳机的天线设计与调试的描述与分析. 章节10

增加新的耳机架构设计推荐方案. 章节4

1.6

2019-04-03

增加第二代TWS耳机工程样机(触摸按键与入耳检测功能)的UI说明. 章节9

根据实际项目反馈, 进一步详细描述与耳机架构和UI设定相关的各个功能的细节

修正文字错误

1.7

2019-04-05

增加GoogleFastPair蓝牙耳机安卓弹窗配对功能测试资料. 章节2.13

增加对A2DP连接失败的说明 (俗称音乐外放问题). 章节11.2

修正文字错误

1.8

2019-04-10

增加TWS状态中, 左右耳机如何判定谁是主耳机, 谁是副耳机的说明.  章节2.3

增加对A2DP连接失败问题的进一步的描述. 并展示一些典型TWS耳机A2DP回连问题的视频资料. 章节11.1

增加第三条GoogleFastPair的测试视频资料.  视频6

增加复杂问题与不可彻底杜绝的问题的评审验收标准. 章节11.1

1.9

2019-04-16

增加对于语音处理与Always On 功能的详细说明以及Demo视频. 章节6.36.4

2.0

2019-04-25

增加光学入耳侦测传感器的量产校准方案的说明. 章节2.7.1

完善升级光学入耳侦测传感器的技术资料文件. 技术资料2

增加耳机的回连与配对共存状态的说明. 基础功能 章节2.14

2.1

2019-05-08

增加TWS Plus / TWS+ / 增强型TWS 功能的视频资料. 视频2

2.2

2019-05-16

增加更详细的光学入耳侦测功能的说明与视频资料. 章节2.7 和 对应的 微信与视频资料

2.3

2019-0825

增加OTA升级操作指导与OTA用APP下载连接 见 章节7.2

增加TrLink TWS BLE Tester APP使用说明与Tester APP下载连接(DUT, 定频, 光感校准, 获取固件版本号等功能) 章节7.3

增加光学入耳侦测传感器 光学心率传感器组装建议 见 章节12




INDEX

Document History        

1 概述:        

2 基础功能:        

2.1 TWS (详见视频1)        

2.2主副耳切换与单耳使用 (详见视频1)        

2.3 左右耳机如何判定谁是主耳机, 谁是副耳机        

2.4 TWS Plus / 增强型TWS (详见视频2)        

2.5 计算资源, Aptx, Aptx-HD, Aptx-LL与Aptx-Adaptive, cVc消噪, ANC降噪等功能的详细列表        

2.6 单耳机中的 单/双 麦克风降噪 (详见表1)        

2.7 激光光学入耳/佩戴检测传感器        

2.7.1 光学入耳侦测传感器的产线校准方案        

2.8 电容感应式入耳/佩戴检测传感器与触摸控制        

2.9 3/6/9轴 IMU 运动传感器        

2.10 心率传感器 (详见视频3和微信公众号文章1: 心率监测蓝牙耳机方案 芯联锐创与天易合芯)        

2.11 BLE功能        

2.12 OTA功能        

2.13 Google Fast Pair功能 (蓝牙耳机安卓弹窗 详见视频4, 视频5和视频6)        

2.14 TWS耳机的回连与配对共存功能        

3 TWS耳机的PCBA的推荐尺寸        

3.1 PCBA常见形状与最小尺寸        

3.1.1 圆形        

3.1.2球拍型        

3.1.3 细长方形        

3.1.4 半月形与其他异形        

4 TrLink推荐客户在进行TWS耳机设计时, 使用的TWS耳机系统架构类型:        

4.1 A类: 2-PogoPins类设计        

4.2 B类: 触摸按键类设计        

4.3 C类: 使用入耳/佩戴检测传感器与触摸控制        

5 工作模式与功耗 (详见微信公众号文章2)        

6 正在进行开发的功能        

6.1 三方通话        

6.2 Google Fast Pair        

6.3 基于QCC3034和QCC512x 芯片与Amazon Alexa AVS的语义识别        

6.4 基于单独的本地/离线语音唤醒与语音处理芯片的Always On和语义识别        

6.5单一蓝牙设备        

6.6 QCC512x 系列芯片中内置的数字化的ANC功能        

7 OTA与DUT/定频等工程模式        

7.1 直接进入DUT工程测试模式, 方便生产线操作的方式 (详见视频6)        

7.2 OTA升级操作指导与OTA用APP下载连接        

7.2.1 使用说明        

7.3 TrLink TWS BLE Tester APP使用说明与APP下载连接(DUT, 定频, 光感校准, 获取固件版本号等功能)        

7.3.1基础说明:        

7.3.2 使用说明        

8 TrLink第一代TWS标准工程样机UI设定        

8.1 耳机的架构        

8.2 UI设定        

8.2.1 基础项目        

8.2.2 机械按键的功能        

8.2.3 回连        

8.2.4 电量与电池        

8.2.5 提示音        

8.2.6 LED指示灯        

9 TrLink第二代TWS标准工程样机UI设定        

9.1 耳机的架构        

9.2 UI设定        

9.2.1 基础项目        

9.2.2 触摸按键的功能        

9.2.3 回连        

9.2.4 电量与电池        

9.2.5 提示音        

9.2.6 LED指示灯        

10 TWS耳机的天线调试        

10.1 TWS耳机项目常见的天线类型        

10.2调试TWS耳机天线需要的设备与条件        

10.3 TWS耳机天线性能测试标准        

10.3.1 参数性能标准        

10.3.2 实际测试标准        

10.3.3 影响有效工作距离的常见原因        

11 常见的复杂问题与不可彻底杜绝的性能缺陷        

11.1复杂问题与不可彻底杜绝的问题的评审验收标准        

11.2 A2DP连接失败 (俗称 “音乐外放”)        

11.3 在极度复杂的情况下, 音乐播放卡顿        

12光学入耳侦测传感器 光学心率传感器 组装建议        

12.1 传感器基础资料:        

12.1.1南京天易合芯HX3001L 光学(激光) 入耳侦测传感器        

12.1.2南京天易合芯 HX3312 光学 心率监测传感器        

12.2与高通的QCC302x 和 QCC512x 系列芯片配合工作        

12.3 HX3001L光学入耳/佩戴检测传感器使用体验        

12.4 光学入耳侦测传感器的产线校准方案简介        

12.5 使用APP进行校准        

12.6 耳机自校准        

12.7 组装指南        

12.7.1 组装前要确保的品质        

12.7.2 组装顺序A        

12.7.3 组装顺序B        

12.8 “对空”状态说明        

12.9 光学入耳侦测传感器的产线校准方案        

12.9.1 A类: 先将FPC(带有HX3001L传感器)与滤光片组装在一起        

12.9.2 B类: 先将滤光片与耳机外壳组装在一起        

Terms and Definitions        


1 概述: 

芯联锐创设计, 开发, 制造的TWS耳机用PCBA, 基于高通QCC3020/3026, QCC5120/5121/5124芯片的最新一代蓝牙耳机的定制化方案. 用于支持TWS与TWS Plus功能的真无线立体声耳蓝牙耳机产品. TWS耳机用PCBA包含了高通最新一代的蓝牙音频与蓝牙BLE技术, 符合蓝牙联盟的蓝牙5.0版本规范. 建高级音效DSP处理器与高级音效算法, 支持高通AptX高品质蓝牙音频传输算法, 支持单麦克风或双麦克风cVc降噪技术. 能够与采用了BLE 或者BLE Mesh 技术的IoT物联网设备配合工作. 

TWS耳机用PCBA可连接各种传感器. 配合各种传感器以及智慧手机中相关的APPs, 可以为蓝牙耳机提供高级的用户使用体验和更加丰富的功能. PCBA的外框, 大小以及相应功能, 可以根据不同的耳机产品的要求, 进行客制化的定制.

本手册内容详细撰述了芯联基于高通的QCC系列蓝牙芯片设计制造的TWS耳机方案的各种功能, 性能参数. 已经调试完毕正在使用的各种传感器的功能与性能参数. 目前正在开发的语音唤醒, ANC等功能的开发计划等. 文章内部有丰富的视频资料的在线观看的网址链接和各种技术资料的下载链接.

2 基础功能:

2.1 TWS  (详见视频1)

芯联的TWS耳机方案中, 基础的TWS功能UI逻辑稳定. 

与充电仓方案配合, 支持耳机 拿起开机或者结合充电仓上的霍尔传感器开关, 做到充电仓打开时耳机即开机工作.

2.2主副耳切换与单耳使用 (详见视频1)

主副耳切换功能是目前主流的TWS耳机方案中, 重要的功能. 

芯联的TWS耳机方案, 左右耳机均有麦克风, 左右耳机均可作为主耳机进行电话通话/呼叫. 

主副耳切换可以让TWS耳机中的任意一只作为单独的蓝牙耳机独立使用, 也可以让TWS耳机在TWS对耳使用的状态和任意一只耳机单独独立使用的状态中任意切换. 

主副耳机的切换, 可以自动完成(依靠耳机内部的剩余电量来判定, 或者依靠耳机的具体使用状态判定); 可以由用户手动完成(触碰按钮或按键). 通常情况下, 大部分客户会选择由耳机根据自身的各种条件与状态自动判定完成.

基础TWS功能, 主副耳切换与单耳使用的相关视频资料: 

视频1: 芯联的第一代TWS耳机的工程样机: https://v.qq.com/x/page/u08526kh0qg.html 

2.3 左右耳机如何判定谁是主耳机, 谁是副耳机

芯联出品的TWS耳机方案, 主耳机与副耳机的设定可以在左右耳机间任意的切换. 

为了减少客户的疑惑和学习使用TWS耳机的成本, 我们在工程样机上, 采取了让左右耳机, 根据某些判定条件, 自动判定谁作为主耳机, 谁作为副耳机的设定. 其判定条件如下:

左耳机与右耳机有明显的时间差, 先后开机/启动/被唤醒时: 先启动的耳机会作为主耳机, 后启动的耳机会作为副耳机.

左耳机与右耳机没有明显的时间差, 几乎同时开机/启动/被唤醒时: 耳机内部的电池的剩余电量多的那只耳机会被作为主耳机, 剩余电量少的那只耳机会被作为副耳机. 如果两只耳机内部的电池的剩余电量一样或者都是处在电池电量100%的满电状态, 那么随机选择一只耳机作为主耳机, 另外一只耳机作为副耳机. 这样的设定可以最大程度的延长耳机在TWS状态下的整体的工作时长.

主副耳机的切换, 也可以设定为允许用户通过耳机上的按键手动切换. 只是不推荐采用这样的设定方式. 因为这样的设定方式有可能会给客户带来不必要的困扰, 还会额外的增加用户的学习使用TWS耳机的成本.

通常来说, 如果TWS耳机的UI定义中, 存在着 上一曲下一曲 和 音量+与音量- 这样的明显分作耳机和右耳机进行操作的按键功能时, 这些按键操作都是与左右耳机别分绑定的. 按键的功能定义不会随着主副耳机的切换在左耳机和右耳机之间变化, 以防给客户带来误解与误操作. 此种设定, 也同样适用有某些左耳机与右耳机按键定义完全同类的特殊耳机项目 ()比如左耳机按键的功能是接听/挂断/播放/暂停, 右耳机按键的功能是呼叫Siri等语音助手).

2.4 TWS Plus / 增强型TWS (详见视频2)

TWS Plus, TWS+ 或者称为增强型TWS功能, 允许让左右耳耳机同时直接连接手机. 

TWS Plus功能能够与使用了高通骁龙845, 855芯片平台和龙850芯片平台, 并且运行Android P操作系统的智慧手机, 平板电脑配合使用. 

img1


小米9手机官宣支持TWS Plus功能:  https://www.mi.com/mi9/specs/ 无线连接部分的内容

视频2: TWS+ 双耳直连功能: https://v.qq.com/x/page/q0868i0whsd.html 

2.5 计算资源, Aptx, Aptx-HD, Aptx-LL与Aptx-Adaptive, cVc消噪, ANC降噪等功能的详细列表

表1: 高通的QCC系列芯片内部计算资源, Aptx, -HD, -LL, -Adaptive, cVc消噪, ANC降噪等功能与性能的详细列表

 

QCC5120

QCC5121

QCC5124

QCC5125

QCC3020

QCC3021

QCC3024

QCC3026

QCC3031

QCC3034

Bluetooth

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

Application CPU

80 MHz

80 MHz

80 MHz

32 MHz

32 MHz

32 MHz

32 MHz

32 MHz

32 MHz

32 MHz

DSP

2x120 MHz

2x120 MHz

2x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

1x120 MHz

DAC Configuration

Stereo / mono

Stereo / mono

Stereo / mono

Stereo / mono

Mono

Stereo / mono

Stereo / mono

Mono

Stereo / mono

Stereo / mono

DSP Programmable

Yes

Yes

Yes

Yes

No

No

No

No

No

No

DSP Configurable

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

Yes

aptX Classic (Decode)

License Key

License Key

License Key

License Key

License Key

No

No

License Key

Enabled

Enabled

aptX LL (Decode)

License Key

License Key

License Key

License Key

No 1

No

No

No 1

License Key

License Key

aptX HD (Decode)

License Key

License Key

License Key

License Key

No 1

No

No

No 1

Enabled

Enabled

aptX Mono (Decode)

License Key

License Key

License Key

License Key

Enabled

No

No

Enabled

Enabled

Enabled

aptX Adaptive

License Key

License Key

License Key

License Key

No

No

No

No

 

 

ANC

License Key

License Key

License Key

License Key

No

No

No

No

No

No

cVc 1 Mic Headset

License Key

License Key

License Key

License Key

Enabled

No

Enabled

Enabled

No

Enabled

cVc 2 Mic Headset

License Key

License Key

License Key

License Key

Enabled

No

Enabled

Enabled

No

Enabled

cVc 1 Mic Speaker

License Key

License Key

License Key

License Key

No

Enabled

No

No

Enabled

No

cVc 2 Mic Speaker

License Key

License Key

License Key

License Key

No

License Key

No

No

License Key

No

 

QCC5120

QCC5121

QCC5124

QCC5125

QCC3020

QCC3021

QCC3024

QCC3026

QCC3031

QCC3034


说明:

l                      Headset代表耳机类型的设备; Speaker代表音箱类型的设备.

l                      License Key 说明如果开通该功能, 需要额外支付License费用

l                      Enabled 说明该芯片已经默认支持该功能, 无需额外付费

l                      No 说明该芯片不支持对应的功能

l                      ANC 指内置在高通QCC512x 系列芯片内部的数字式ANC主动降噪功能

2.6 单耳机中的 单/ 麦克风降噪 (详见表1)

支持高通第8代 cVc 降噪技术. 允许在单只耳机中使用两个麦克风. 一只麦克风负责语音通话, 另一只麦克风负责采集环境背景噪音, cVc技术进行消除噪音(回音与侧音)处理. 

高通第8代cVc技术, 同样支持单个麦克风的降噪技术. 单个麦克风既负责语音通话, 又负责采集环境背景噪音.

推荐使用Mems麦克风技术. 允许使用模拟Mems麦克风或数字Mems麦克风. 推荐使用的麦克风的尺寸为2718. 

技术资料1: 芯联经过测试并认可2718尺寸Mems麦克风型的技术资料下载链接https://share.weiyun.com/5GJ4kdD 

2.7 激光光学入耳/佩戴检测传感器

激光光学入耳/佩戴检测传感器, 用于判断耳机是否在耳道中, 由此判定耳机是否处于佩戴状态.

通过该功能, 可以提升TWS耳机的用户使用体验. 比如在左右耳机间自动切换语音通话用麦克风; 控制音乐的播放与暂停; 接听与挂断电话等.

激光光学入耳/佩戴检测传感器功耗极低(待机功耗100nA, 平均工作功耗2uA至20uA), 对耳机电池使用时长几乎无影响. 耳机结构设计中的 漏光控制越好, 传感器的平均工作电流越小. 最低可以低至2uA. 最高不会超过20uA.

注:漏光是指耳机佩戴在耳朵中的时候, 经由皮肤与耳机表面间的缝隙, 折射到心率传感器感应窗口的阳光光线.

总结:

l                      传感器直接连接QCC302x或者512x蓝牙主晶片, 没有额外的独立的MCU. 全部的入耳侦测算法和抗干扰算法内置在高通的蓝牙主晶片中.

l                      完美的抵抗强烈太阳光干扰, 在强烈的阳光下使用, 光学入耳侦测功能不会有任何的误触发.

l                      使用体验极好. 仅使用一枚光感, 达到AirPods耳机的入耳侦测功能的使用体验.

l                      对滤光片材质要求非常普通, 原材料价格便宜, 没有最小起订量要求.

l                      提供标准的滤光片设计给客户参考, 方便结构工程师工作, 确保达到最佳设计效果.

l                      最重要的: 提供耳机组装线使用的入耳侦测功能测试与校准方案. 允许客户测试入耳侦测功能, 校准因为组装一致性偏差所导致的入耳侦测功能一致性不好的问题, 筛选出组装不良品直接返修(不会导致耳机外壳报废), 大幅度的提升耳机的组装效率和良品率, 杜绝不良品流出.

l                      平均工作功耗极低: 仅额外增加2uA-20uA电流. (待机功耗100nA)

微信公众号文章: 抗强烈阳光干扰的TWS耳机光学入耳侦测方案

视频资料: 在强烈的太阳光下的光学入耳侦测功能的抗干扰测试

视频资料: 在办公室环境中的光学入耳侦测的功能测试

2.7.1 光学入耳侦测传感器的产线校准方案

光学入耳侦测传感器对于耳机组装, 有较高的组装精度的要求. 

l                      滤光片光学透镜的上下表面(内外面)不能有纹路, 油污: 最好是进行抛光清洗. 

l                      承托光学传感器的FPC需要进行补强: 或者直接使用硬质PCB承托光学传感器.

l                      光学传感器器件和滤光片的光学透镜之间:

n                      在垂直方向上要对准: 光学中心对准.

n                      在水平方向上要上下贴合紧密: 光学传感器的上表面(光学面)与滤光片的光学透镜的下表面(透镜内表面)间隙最佳距离是不超过0.1mm.

不过实际耳机成品组装时, 组装线不可能100% 的持续保证理想的组装精度. 滤光片必然有几率出现污损情况, 滤光片与光学传感器之间的对准与贴合紧密的程度也会出现差异. 这些都会导致入耳侦测功能的一致性发生浮动.

我们在耳机组装的过程中, 提供基于手机APP的入耳侦测传感器校准与不良品筛查的方案.

l                      可以在耳机成品测试环节重新擦写一次入耳侦测光感的阈值参数, 消除由于装配一致性差导致的入耳侦测功能一致性差异的问题. 这个修正的幅度和能力范围是有限的, 不过仍然可以大幅度的提高实际生产环节的良品率.

l                      对于装配一致性太差, 从而导致入耳侦测失效, 又超出校准范围, 矫正不过来的耳机, 能够筛选出来, 进入维修环节.

l                      建议客户在耳机组装即将完成, 在最后粘合之前, 进行光学入耳检测传感器的校准. 这样可以最大程度提升组装效率, 降低和减少返修拆机的损耗, 提升整体的组装良品率.

技术资料2: 激光光学入耳/佩戴检测传感器的耳机结构设计资料下载链接https://share.weiyun.com/5jtEAt1 

2.8 电容感应式入耳/佩戴检测传感器与触摸控制

电容感应式入耳/佩戴检测传感器方案, 与激光光学入耳/佩戴检测传感器方案相比, 有综合成本低, 不需要在耳机外壳上开洞, 不需要设计滤光片, 对组装精度要求相对低, 良品率相对高等优势. 并且同时可以包含完成耳机的触摸控制功能.

2.9 3/6/9 IMU 运动传感器

TWS耳机可以依靠3轴, 6轴和9轴的运动传感器(IMU), 完成敲击控制(Single/Double Tap), 检测耳机 姿态, 检测佩戴耳机者的运动姿态等多种应用. 为TWS耳机提供更多更丰富的功能. 比如配合激光光学入耳/佩戴传感器控制耳机的工作/休眠状态切换.

运动传感器(IMU)不同的工作模式下的功耗差异较大, 设计时应注意评估运动传感器对耳机电池使用时长的影响. 最通常的情况下, IMU工作时的功耗电流大小为 20-50uA.

2.10 心率传感器 (详见视频3微信公众号文章1: 心率监测蓝牙耳机方案 芯联锐创与天易合芯)

TWS耳机可以增加心率传感器, 用来检测耳机佩戴者的心跳速度.

心率传感器工作时, 额外增加功耗500uA. 其中250uA为心率传感器本身的工作电流, 另外250uA为内置在高通蓝牙QCC系列芯片中的心率数值算法, 在进行心率数据计算时增加消耗的功耗电流.

视频3: 芯联锐创心率蓝牙耳机PCBA工程板原理视频 https://v.qq.com/x/page/y0849i4epxm.html 

微信公众号文章1: 心率监测蓝牙耳机方案 芯联锐创与天易合芯

为了能够让心率传感器能够可靠, 准确的工作, 来测量耳机佩戴者的心率数值, 需要耳机结构设计能够确保传感器开窗能够紧密的贴紧耳廓内的皮肤. 推荐客户在进行耳机结构设计前, 仔细阅读耳机结构设计要求文件, 最好还要参考学习已经上市销售的, 心率监测效果良好的有线心率耳机的结构设计.

技术资料3: 心率传感器技术资料与耳机结构设计资料下载连接https://share.weiyun.com/5zZHVf7 

2.11 BLE功能

TWS耳机支持BLE 功能, 可以通过BLE数据通道, 将耳机自身的工作状态, 参数, 和耳机上的各种传感器的工作状态与采集的数据, 发送给耳机佩戴者的智慧手机中的APPs. 

此功能同时支持Android与IOS操作系统.

此功能也是支持 翻译耳机这样的有特定功能的TWS耳机的重要基础功能.

可以使用手机APP, 经由BLE数据通道向TWS发送指令, 让耳机进入 测试模式 (DUT), 用来完成定频测试, 生产测试等测试功能.

2.12 OTA功能

TWS耳机支持OTA功能. 允许用户(包括生产者和普通的消费者), 通过手机APP对耳机的蓝牙固件(firmware)进行升级. 根据固件(firmware)大小不同, 使用手机APP进行OTA需要消耗的时间通常在2至5分钟内.

2.13 Google Fast Pair功能 (蓝牙耳机安卓弹窗 详见视频4, 视频5视频6)

与苹果的AIrPods蓝牙耳机加IOS系统的蓝牙耳机弹窗配对功能类似, 芯联的TWS耳机(或其它蓝牙耳机方案) 在于Android 安卓手机进行配对时, 也能够提供类似的弹窗配对功能. 甚至使用体验更好, 不仅可以进行蓝牙耳机安卓弹窗配对, 还能够引导手机直接跳转至GooglePlay下载对应的APP.

当耳机开机并且处于配对模式时, 将耳机与手机靠近, Android 系统会在系统消息中, 弹出一个发现蓝牙耳机设备的消息窗口(通常是从手机屏幕的上端弹出), 并且询问提示是否需要进行蓝牙耳机的连接.

如果用户选择与蓝牙耳机进行连接, 可以直接点击消息窗口完成与蓝牙耳机的配对. 在配对成功之后, 如果蓝牙耳机还配有与其对应的APP应用, Android系统可以直接跳转至GooglePlay引导用户进行APP的下载. 

此功能支持绝大部分的Android安卓手机系统. 除非Android版本太老旧(比如还是Android5或6之前的系统版本), 或者Android系统被进行了过分的优化精简.

视频4: 蓝牙耳机安卓弹窗功能, 在耳机黑屏, 锁屏和解锁状态下的靠近弹窗测试

视频5: 蓝牙耳机安卓弹窗功能, 靠近弹窗, 蓝牙配对引导APP应用下载测试

视频6: 蓝牙耳机安卓弹窗功能, 靠近弹窗与弹窗配对之后的回连测试.

2.14 TWS耳机的回连与配对共存功能

当切断耳机与现有手机的蓝牙连接(不论如何切断), 让耳机准备与新手机进行蓝牙配对时, 耳机先进入一段时间的回连状态, 此时耳机在寻找上一台手机并尝试完成蓝牙回连, 不会与新手机进行配对. 此种状态会影响耳机与新手机进行蓝牙配对时的使用体验.

我们提供耳机回连与配对共存的功能选择, 允许耳机处于既能与上一台手机进行回连, 又可以与新手机进行配对. 以防客户产生耳机不能与新手机进行蓝牙配对的误解. 

3 TWS耳机的PCBA的推荐尺寸

3.1 PCBA常见形状与最小尺寸

3.1.1 圆形

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3.1.2球拍型

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3.1.3 细长方形

3.1.4 半月形与其他异形

表2: TWS耳机PCBA最小尺寸推荐表(6层1阶或2阶PCB)

此最小尺寸推荐, 仅作为参考数据提供. 实际项目中的PCB设计尺寸, 越大越好. 并且实际的PCB设计尺寸, 与天线的选型与摆放位置, 麦克风的选型与摆放位置, 以及各种传感器的实际选择与处理等多种因素有关.

主芯片型号

芯片尺寸

制版要求

PCBA形状 (天线外置)

圆形

球拍型

细长方形

QCC3020

90-ball 5.5 x 5.5 x 1.0 mm,
0.5 mm pitch VFBGA

6层1阶

φ14mm

φ12mm

-

QCC3026

81-ball 3.98 x 4.02 x 0.54 mm,
0.4 mm pitch WLCSP

6层2阶

φ13mm

φ11mm

宽 4.3mm

QCC5124

90-ball 5.5 x 5.5 x 1.0 mm,
0.5 mm pitch VFBGA

6层1阶

 

 

 

QCC5121

81-ball 3.98 x 4.02 x 0.54 mm,
0.4 mm pitch WLCSP

6层2阶

 

 

 


4 TrLink推荐客户在进行TWS耳机设计时, 使用的TWS耳机系统架构类型:

技术资料4: TrLink推荐客户采纳的TWS耳机系统架构设计完整资料的下载链接https://share.weiyun.com/5x95S80 

4.1 A类: 2-PogoPins类设计

A.1耳机按键: 机械按键

A.2 耳机触点/PogoPin数量: 2-PogoPins

A.3 入耳检测: 有或无都可以. 有入耳检测功能的话, 可以进一步提升用户使用体验

A.4 充电霍尔传感器: 需要

A.5 充电仓机械按键: 不需要

A.6 充电仓电压变化: 5V-0V. 为耳机充电时5V. 耳机充满电之后充电仓0V (关闭/休眠)

4.2 B类: 触摸按键类设计

B.1耳机按键: 触摸按键

B.2 耳机触点/PogoPin数量: 3-PogoPins或2-PogoPins. 推荐采用3-PogoPins设计.

B.3 入耳检测: 有或无都可以. 推荐加入检测传感器. 有入耳检测功能的话, 可以进一步提升用户使用体验, 并且减少触摸按键的误触发问题.

B.4 充电霍尔传感器: 需要

B.5 充电仓机械按键: 推荐在充电仓上加入机械按键. 使用充电仓上的机械按键, 在耳机在充电仓内部时, 配合3-PogoPin的设计, 完成耳机的 “清除配对记录”和 “恢复出厂设置”的功能. 避免使用触摸按键完成 “长按”的动作.

B.6 充电仓电压变化: 5V-0V. 为耳机充电时5V. 耳机充满电之后充电仓0V (关闭/休眠)

4.3 C类: 使用入耳/佩戴检测传感器与触摸控制

C.1耳机按键: 触摸按键

C.2 耳机触点/PogoPin数量: 3-PogoPins或2-PogoPins. 推荐采用3-PogoPins设计.

C.3 入耳检测: 加入检测传感器. 提升用户使用体验, 并且减少触摸按键的误触发问题. 可以选择激光光学入耳检测传感器或电容感应入耳检测传感器方案.

C.4 充电霍尔传感器: 需要

C.5 充电仓机械按键: 推荐在充电仓上加入机械按键. 使用充电仓上的机械按键, 在耳机在充电仓内部时, 配合3-PogoPin的设计, 完成耳机的“清除配对记录”和“恢复出厂设置”的功能. 避免使用触摸按键完成“长按”的动作.

C.6 充电仓电压变化: 5V-0V. 为耳机充电时5V. 耳机充满电之后充电仓0V (关闭/休眠)

5 工作模式与功耗 (详见微信公众号文章2)

TWS耳机有多种工作模式, 其各个模式下的详细的功耗测试数据, 请见芯联锐创微信公众号文章:

微信公众号文章2: 更加详细的测试数据: 50mAh电量, 让耳机连续播放音乐6.9小时! 标准TWS耳机功耗测试

测试的过程力求接近实际情况: 使用QQ音乐播放器, 播放音质最好的SQ无损品质的音频的情况下, 分别测试了高通QCC302x 芯片单独的电流数据以及TWS耳机整机在不同状态下的功耗数据. 

6 正在进行开发的功能

6.1 三方通话

现阶段的开发程度: 最后的测试

6.2 Google Fast Pair

已经开发完毕, 见章节 2.12 Google Fast Pair功能

6.3 基于QCC3034和QCC512x 芯片与Amazon Alexa AVS的语义识别

预计20195月份为客户提供开发设计服务.

内置在QCC系列芯片中的AVS仅支持QCC3034 和 QCC512x 系列芯片(因为内部的DSP计算处理资源足够强大)

视频7: 高通QCC3034加载Amazon Alexa AVS语音助手

视频8: 高通QCC5121芯片加载 Amazon Alexa AVS

6.4 基于单独的本地/离线语音唤醒与语音处理芯片的Always On和语义识别

预计在2019年7-8月份开始为客户提供设计开发服务

基于单独的本地/离线语音唤醒与语音处理芯片的Always On和语义识别功能可以与QCC302x, QCC3034, QCC512x芯片配合应用.

预计将支持5个语音唤醒的关键词(AlwaysOn唤醒)和10-15个语音指令词(上一曲, 下一曲, 音量加, 音量减, 接听, 挂断, 关机, 等指令)

6.5单一蓝牙设备

在手机的蓝牙设备中, 只显示一个蓝牙耳机(不再区分左右耳机), 不再显示两个蓝牙耳机(分左耳机和右耳机)

6.6 QCC512x 系列芯片中内置的数字化的ANC功能

预计2019年6-7月份为客户提供开发设计服务



7 OTA与DUT/定频等工程模式

7.1 直接进入DUT工程测试模式, 方便生产线操作的方式 (详见视频6)

DUT工程测试模式主要用于蓝牙耳机的BQB测试, 各项安测试中的定频测试等检测项目

TWS耳机PCBA 或者TWS耳机成品进入DUT模式的方式推荐使用手机端测试用APP通过蓝牙指令控制PCBA或整机进入DUT模式. 也可以通过商定一个特定的按键操作方式(比如三击按键), 控制PCBA或整机进入DUT模式.

视频9: https://v.qq.com/x/page/v0854soxoz4.html 

7.2 OTA升级操作指导与OTA用APP下载连接

OTA 用APP的下载连接:https://share.weiyun.com/54F6ylR 

使用APP时, 请打开手机的蓝牙功能, 并保证蓝牙功能正常运行

OTA升级操作时, 需要注意一只一只耳机进行操作, 关闭不需要OTA升级的耳机以防错误操作或者升级失败.

7.2.1 使用说明

打开OTA APP, 连接耳机设备

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连接成功后的界面, 选择UpGrade

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选择需要更新的bin文件, 点击START UPGRADE

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升级中……

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固件成功传输完毕, 点击CONTINUE 确认升级固件

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固件升级更新成功, 点击OK退出.

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7.3 TrLink TWS BLE Tester APP使用说明与APP下载连接(DUT, 定频, 光感校准, 获取固件版本号等功能)

TWS BLE Tester APP 用于芯联基于高通的QCC系列芯片开发的TWS耳机调试测试的APP. 

主要应用在耳机的开发, 调试, EVT或者DVT阶段. 是灵活的测试和判定问题的测试工具.

耳机的量产阶段的各种测试, 目前正在逐步切换到依靠耳机的自校准功能, 目的是减少操作的环节和步骤, 提高组装线的生产效率

7.3.1基础说明:

本说明文档使用的手机: Google Nexus5X, 操作系统是Android 8.1

使用TWS BLE Tester APP时要求手机打开蓝牙功能并确保蓝牙功能运行正常

下载并将APP安装在Android 手机中. 注意要允许Android 手机安装 第三方应用或者打开类似的设置

TWS BLE Tester APP 下载链接:https://share.weiyun.com/5KFcvAn 

7.3.2 使用说明

7.3.2.1 搜索与连接TWS耳机

点击 下拉菜单

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选择 Devices 项目

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扫描到目标设备后点击Connect按钮

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连接成功后: 界面中会显示已连接设备的设备名称与MAC地址

说明: 红圈中的此MAC地址是BLE功能的MAC地址, 不是蓝牙音频的MAC地址

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7.3.2.2 使用APP让耳机进入DUT模式:

点击 进入DUT模式按钮

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点击 “确定, 耳机会进入 DUT模式, 同时界面显示 设备已断开连接

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耳机退出DUT模式: 将耳机放入充电仓进入充电模式后再拿起开机 或者 手动将耳机关机后再开机, 耳机自动退出DUT模式并恢复到正常使用状态 如果耳机本身没有设定手动关机的功能, 那么仅有将耳机放入充电仓进入充电模式后再拿起开机能够让耳机退出DUT模式.

7.3.2.3 恢复出厂设置

慎用恢复出厂设置功能. 恢复出厂设置功能会清除耳机内部的全部的蓝牙配对记录(包括全部的左右耳机之间和耳机与手机之间的蓝牙配对连接记录).

通常恢复出厂设置功能在耳机完成全部的测试功能之后使用, 让耳机内部保持 干净.

如果耳机有专门的APP配合使用, 此功能的源码可以开放给客户的APP开发团队, 让客户可以在自己的APP中, 集成 让耳机恢复出厂设置的功能.

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7.3.2.4 光感校准

光感校准功能可以在一定程度上挽救光感组装过程中的各种 精度不高的问题. 提高良品率.

如果光感校准失败, 通常代表着光感组装偏差较大, 需要返修.

校准光感时, 注意不要遮挡滤光片 (人手或者组装的治具不要遮挡入耳侦测的滤光片)

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7.3.2.5进入配对模式

7.3.2.6 进入定频测试

进入定频测试模式与进入DUT模式类似. 

点击 “确定, 耳机会进入 定频测试模式, 同时界面显示 设备已断开连接

将耳机放入充电仓进入充电模式后再拿起开机 或者 手动将耳机关机后再开机, 耳机自动退出定频测试模式并恢复到正常使用状态

如果耳机本身没有设定手动关机的功能, 那么仅有将耳机放入充电仓进入充电模式后再拿起开机能够让耳机退出定频测试模式.


7.3.2.7 获取蓝牙地址

此蓝牙地址是蓝牙音频的MAC地址

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7.3.2.8 检查光感数据(开始/停止)

此功能通常情况下用于光感的开发调试阶段获取数据使用. 

7.3.2.9 光感检查

此功能通常情况下用于光感的开发调试阶段获取数据使用. 

7.3.2.10 获取固件版本号

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7.3.2.11 关闭BLE

关闭BLE 功能会关闭耳机的BLE功能. 耳机的BLE功能关闭后, 耳机将不再有蓝牙BLE广播名称 (蓝牙音频的广播名称不受影响), 也将无法再使用 TWS BLE Tester APP.

重新开启BLE功能的耳机按键的操作方式每个项目都不同, 需要跟客户协商, 并保证与其他的UI按键操作重复或者冲突. 常见的有把耳机放在充电仓中三击耳机的按键重新启动耳机的BLE功能



8 TrLink第一代TWS标准工程样机UI设定

工程样机是用来提供给客户, 让客户体验芯联TWS耳机UI设定的基础设备. 工程样机都来自受客户许可的成品耳机设备. 数量不多, 需要珍惜使用. 

8.1 耳机的架构

TrLink第一代TWS标准工程样机, 采用最简单的TWS耳机架构设计, 同时也是相对最困难的一种能够提供良好的使用体验的TWS耳机架构设计. 在工程样机中, 没有使用任何有助于提高用户使用体验的传感器或者霍尔开关器件. 先做最难的, 然后再做相对容易的.

l                      耳机按键: 机械按键

l                      耳机触点/PogoPin数量: 2-PogoPins

l                      入耳检测: 没有

l                      充电霍尔传感器: 没有

l                      充电仓机械按键: 没有

l                      充电仓电压变化: 5V-0V 5V-3V 随机

8.2 UI设定

耳机工程样机的UI设定中, 每一个参数, 都可以按照用户的要求来进行调节

8.2.1 基础项目

蓝牙设备名称:

在手机的系统内置的蓝牙功能中的设备列表中, 会显示两个设备名称. 通常会以trlinktek_L和earbud V5.02_R 出现. trlinktek是芯联锐创的英文简称. earbud代表固件是TWS耳机方案固件, V5.02是固件的版本号. 固件的版本号会随着固件的升级而变更. L与R代表左右耳机

机械按键: 

耳机上的机械按键, 默认为MFB(多功能按键). 支持开机, 关机, 清除配对记录, 恢复耳机出厂设置功能. 能够完成音乐的播放暂停, 接听电话拒接电话的等控制操作.

LED指示灯: 

红蓝双色LED指示灯

开机: 

方式: 耳机在关机状态下, 长按机械按键2-3s, 耳机开机

方式二: 在充电仓能够保持5v 或者3v 电压的情况下(充电仓没有霍尔开关), 耳机从充电仓拿起, 自动开机

方式三: 如果充电仓有霍尔开关, 充电仓打开时, 耳机自动开机

关机:

方式: 耳机在开机状态下, 长按机械按键2-3s, 耳机关机

方式二: 耳机放入充电仓, 耳机自动转入充电状态(蓝牙功能关闭). 耳机在充电仓内充满电之后, 耳机关机

方式三: 耳机在开机状态下, 在5分钟内, 如果没有连接手机, 没有触发按键, 耳机自动关机(设置目的是省电)

进入配对模式 (配对超时会自动关机, 见关机-方式三):

方式: 耳机从充电仓拿起后, 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 再配对.

方式二: 耳机在机状态下, 长按机械按键6秒, 耳机会清除内部的全部配对记录, 转入配对状态. 此功能也是耳机清除配对记录的操作.

方式三: 从手机端断开蓝牙连接后, 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 再配对.

方式四: 耳机在关机状态下, 长按机械按键保持8-12s, 耳机会首先清除内部的全部配对记录, 然后恢复至出厂状态并自动关机. 再次开机后(开机方式见上文), 左右耳机首先自动完成左右耳机的匹配, 然后进入准备与手机进行第一次蓝牙配对的配对模式(此时无任何回连的设定). 此功能也是耳机恢复至出厂设置的操作.

自动关机:

情况: 耳机在充电仓内充满电之后, 自动关机.

情况二: 耳机未与手机进行蓝牙连接, 并且没有任何按键操作, 一定时间后, 自动关机.

8.2.2 机械按键的功能

芯联的第一代TWS耳机标准工程, 耳机上的机械按键是典型的MFB/多功能按键. 其功能设定如下:

接听来电: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 有电话拨入, 此时单击按下MFB, 完成接听电话操作.

挂断电话: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在电话通话中, 此时单击按下MFB, 完成挂断电话操作.

拒接电话: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 有电话拨入, 此时长按下MFB, 保持2s, 完成拒接电话操作.

取消拨号: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在主动拨号时, 此时单击按下MFB, 完成取消拨号操作.

三方通话: 

工程样机未开通此功能. 实际项目中, 当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在电话通话中, 当有第二个电话拨入时, 此时按击MFB, 接入第二个来电, 完成三方通话操作. 按击MFB键的实际设定(包括单击或双极, 短按或长按), 需要避免与其他的操作冲突.

来电报号: 

暂时不支持

音乐的播放与暂停: 

当耳机与手机保持蓝牙连接使用音乐播放器APP时, 单击按下MFB, 可以切换音乐播放器APP的音乐播放与暂停的状态. 此功能十分具体的细节的差异, 由手机的操作系统和不同的音乐播放器APP的功能设定决定.

音量的增大与减小: 

工程样机没有开通该功能. 实际可以设定为左耳单击MFB键为音量增大, 右耳单击MFB键为音量减小; 或者交换该功能的左右耳设定. 此功能与左右耳机绑定, 不与主副耳切换冲突. 单击的操作可以修改为双击或长按, 只要与其他的UI设定中的MFB按键方式冲突即可. 

上一曲与下一曲: 

工程样机没有开通该功能. 实际可以设定为左耳双击MFB键为上一曲, 右耳双击MFB键为下一曲; 或者交换该功能的左右耳设定. 此功能与左右耳机绑定, 不与主副耳切换冲突. 双击的操作可以修改为单击或长按, 只要与其他的UI设定中的MFB按键方式冲突即可.

8.2.3 回连

开机回连: 

耳机开机后(耳机的开机方式见开机) 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 再配对.

超距离回连: 

耳机与手机之间的距离变远, 超出了蓝牙的有效工作范围, 导致蓝牙连接断开(Link Lost), 耳机进入回连状态. 默认回连时间1分钟. 超过该时间后, 在耳机自动关机前, 可以单击左耳机或者右耳机上的MFB键, 实现手动回连.

8.2.4 电量与电池

电量显示: 

IOS系统可以显示耳机的剩余电量. 

Android系统要取决于经过不同厂家优化过的Android是否支持电量显示功能, 如果支持 Android系统也可以显示耳机的剩余电量. 实际测试中, 大部分的Android系统都能够正常显示耳机的剩余电量.

注: 现阶段(指现在的TWS阶段, 而不是即将到来的TWS Plus阶段), 手机上显示的耳机剩余电量, 主耳机的剩余电量(不管是左耳机还是右耳机做主耳机). 副耳机的剩余电量是不会被显示的.

如果客户做独立的耳机控制用的APP, 在独立的APP上, 是可以同时查看主耳机和副耳机的电量的. 

在即将到来的TWS Plus(就是增强型TWS/双耳直连)的方案中, 手机可以直接显示两只耳机的剩余电量.

低电量报警: 

默认耳机内电池剩余电量不足10% (依靠电池剩余电压判定, 电压低于3.4V) 时报警.

低电关机: 

理论上支持耳机内电池耗尽. 实际取决于电池是否有保护电路或者是否支持过放后重新充电. 通常在耳机内部电池剩余电量还有一点点时(依靠电压判定, 电压低于3.2V时) 进行低电关机 (低电关机会有关机的提示音). 避免电池过放导致不能重新充电的问题. 

注: 在一种极端的情况下, 低电关机的功能有可能无法可靠的起作用: 就是当耳机内部剩余的电池电量过低, 但是此时耳机仍然处于电话的通话状态, 低电量报警声不能被播报; 同时电话通话的状态下, 工作电流大(主耳机的工作电流有可能达到10mA). 如果电池的品质不够好, 在剩余电量过低的情况下电量损耗又特别快的时候, 有可能出现低电关机的功能启动前, 电池已经耗尽, 耳机因为电池耗尽而关机. 想要彻底避免电池过放导致不能重新充电的问题, 需要客户选择使用质量可靠并且带有保护电路的锂电池; 或者在PCBA设计中加入电池保护电路(需要PCBA有足够的面积放置电池保护电路). 

8.2.5 提示音

提示音设置的数量越多, 内容越复杂(提示音过长或者不同的语言版本过多), 都会导致要求更多的Flash存储空间. 

通常建议提示音设置不超过6条.

l                      开机提示音: 

l                      关机提示音:  (正常的低电关机也会有关机提示音播报)

l                      进入普通的配对模式提示音: 

l                      连接或回连成功提示音: 

l                      连接或回连失败提示音: 工程样机没有配置

l                      来电提示音: 工程样机没有配置

l                      拒接电话提示音: 工程样机没有配置

l                      低电量报警提示音: 

l                      清空耳机配对记录提示音: 工程样机没有配置

l                      恢复出厂设置提示音: 工程样机没有配置

8.2.6 LED指示灯

开机        : 蓝灯亮2秒, 

关机        : 红灯亮2秒, 一次

恢复出厂设置之后的第一次开机: 左右耳机蓝灯快速闪烁直到左右耳机TWS相互配耳成功(频率0.2秒)

蓝牙回连: 蓝灯连续闪烁, 1秒钟闪烁1次

未连接待机: 蓝灯连续闪烁, 1秒钟闪烁1次

耳机等待与手机进行蓝牙配对模式: 主耳机红蓝交替闪烁(频率0.3秒); 副耳机蓝灯闪烁(频率1秒)

连接待机: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

来电中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

去电中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

通话中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

音乐播放中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁2次

低电报警: 红灯间隔20秒1次

充电中: 红灯常亮 (充电过程中, 蓝灯始终不亮)

充电完成: 红灯熄灭 (充电过程中, 蓝灯始终不亮)

9 TrLink第二代TWS标准工程样机UI设定

工程样机是用来提供给客户, 让客户体验芯联TWS耳机UI设定的基础设备. 工程样机都来自受客户许可的成品耳机设备. 数量不多, 需要珍惜使用. 

9.1 耳机的架构

TrLink第代TWS标准工程样机, 采用带有入耳侦测功能的TWS耳机架构设计, 能够提供良好的用户使用体验. 

l                      耳机按键: 触摸按键. 触摸按键与机械按键对比起来, 存在按下按键时, 没有那种机械按键的直接的反馈感觉(手感). 这会带来一系列的与UI设定有关的问题

l                      耳机触点/PogoPin数量: 3-PogoPins

l                      入耳检测:

l                      充电霍尔传感器: 有

l                      充电仓机械按键: 有

l                      充电仓电压变化: 5V0V

9.2 UI设定

耳机工程样机的UI设定中, 每一个参数, 都可以按照用户的要求来进行调节

9.2.1 基础项目

蓝牙设备名称:

在手机的系统内置的蓝牙功能中的设备列表中, 会显示两个设备名称. 通常会以trlinktek_L和earbud V5.02_R 出现. trlinktek是芯联锐创的英文简称. earbud代表固件是TWS耳机方案固件, V5.02是固件的版本号. 固件的版本号会随着固件的升级而变更. L与R代表左右耳机

触摸按键: 

耳机上的触摸按键, 默认为MFB (多功能按键). 支持开机, 清除配对记录, 恢复耳机出厂设置功能. 能够完成音乐的播放与暂停, 接听电话与拒接电话的等控制操作.

工程样机中的触摸按键, 不支持长按关机功能. 此设定的目的是为了避免在调试/测试/体验/实际使用的过程中, 触摸按键误触发长按的动作导致的耳机关机. 如果需要使用触摸按键进行 长按的动作进行耳机关机的操作, 那么要确保触摸按键在耳朵中佩戴时, 100%不会被误触发 长按的动作.

清除配对记录, 恢复出厂设置等操作, 仅在当耳机在充电仓中处于充电状态时进行操作.

入耳检测传感器

入耳检测传感器用来让耳机判定是否是处于被佩戴状态.

在没有入耳检测功能时, 耳机仅能判断自身处于三种状态: 在电池仓内并且满电的状态, 在电池仓内并且正在充电的状态和在电池仓外的状态. 增加入耳检测传感器后, 耳机可以有能力判定自身的四种状态: 电池仓内并且满电的状态, 在电池仓内并且正在充电的状态, 在电池仓外的没有戴入耳中状态, 在电池仓外正在被佩戴在耳中的状态. 

LED指示灯: 

红蓝双色LED指示灯

开机: 

方式: 耳机在关机状态下, 长按触摸按键2-3s, 耳机开机. 

方式二: 在充电仓能够保持5v 或者3v 电压的情况下, 耳机从充电仓拿起, 自动开机

方式三: 如果充电仓有霍尔开关, 充电仓打开时, 耳机自动开机

关机:

取消关机方式: 耳机在开机状态下, 长按触摸按键2-3s, 耳机关机. 取消关机方式的目的是为了避免在调试/测试/体验/实际使用的过程中, 触摸按键误触发长按的动作导致的耳机关机. 如果需要使用触摸按键进行 长按的动作进行耳机关机的操作, 那么要确保触摸按键在耳朵中佩戴时, 100%不会被误触发 长按的动作.

方式二: 耳机放入充电仓, 耳机自动转入充电状态(蓝牙功能关闭). 耳机在充电仓内充满电之后, 耳机关机

方式三: 耳机在开机状态下, 在5分钟内, 如果没有连接手机, 没有触发按键, 耳机自动关机 (设置目的是省电)

进入配对模式 (配对超时会自动关机, 见关机-方式三):

方式: 耳机从充电仓拿起后, 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 回连超时后转入配对模式.

方式二: 耳机在充电仓进行充电的状态下, 长按触摸按键6秒, 耳机会清除内部的全部配对记录, 转入配对状态. 此功能也是耳机清除配对记录的操作. 此设定要求耳机在充电仓内进行充电的状态下才可以实施, 而不是像

方式三: 从手机端断开蓝牙连接后, 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 再配对.

方式四: 耳机在充电仓进行充电的状态下, 长按触摸按键保持8-12s, 耳机会首先清除内部的全部配对记录, 然后恢复至出厂状态并自动关机. 再次开机后(开机方式见上文), 左右耳机首先自动完成左右耳机的匹配, 然后进入准备与手机进行第一次蓝牙配对的配对模式(此时无任何回连的设定). 此功能也是耳机恢复至出厂设置的操作.

自动关机:

情况: 耳机在充电仓内充满电之后, 自动关机.

情况二: 耳机未与手机进行蓝牙连接, 并且没有任何按键操作, 一定时间后, 自动关机.

9.2.2 触摸按键的功能

芯联的代TWS耳机标准工程, 耳机上的触摸按键是典型的MFB/多功能按键. 在触摸按键的UI功能与逻辑的设计的过程中, 必须要考虑到触摸按键与机械按键之间的不同, 即按下触摸按键时, 没有那种机械按键的直接的反馈感觉(手感). 这会带来一系列的与UI设定有关的问题.

触摸按键的功能, 仅当耳机检测到被佩戴在耳朵中的时候, 才会开启. 当耳机被从耳朵中拿出时, 触摸按键功能关闭. 此设定的目的是为了避免当耳机被拿在手中的时候, 误触发触摸按键.

其功能设定如下:

接听来电: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 有电话拨入, 此时击按下MFB, 完成接听电话操作.

挂断电话: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在电话通话中, 此时击按下MFB, 完成挂断电话操作.

拒接电话: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 有电话拨入, 此时长按下MFB, 保持2s, 完成拒接电话操作.

取消拨号: 

当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在主动拨号时, 此时击按下MFB, 完成取消拨号操作.

三方通话: 

工程样机未开通此功能. 实际项目中, 当耳机与手机保持蓝牙连接时, 在电话通话中, 当有第二个电话拨入时, 此时按击MFB, 接入第二个来电, 完成三方通话操作. 按击MFB键的实际设定(包括单击或双极, 短按或长按), 需要避免与其他的操作冲突.

来电报号: 

暂时不支持

音乐的播放与暂停: 

当耳机与手机保持蓝牙连接使用音乐播放器APP进行音乐时, 单击按下MFB, 可以切换音乐播放器APP的音乐播放与暂停的状态. 此功能十分具体的细节的差异, 由手机的操作系统和不同的音乐播放器APP的功能设定决定.

音量的增大与减小: 

工程样机没有开通该功能. 实际可以设定为左耳单击MFB键为音量增大, 右耳单击MFB键为音量减小; 或者交换该功能的左右耳设定. 此功能与左右耳机绑定, 不与主副耳切换冲突. 单击的操作可以修改为双击或长按, 只要与其他的UI设定中的MFB按键方式冲突即可. 

上一曲与下一曲: 

工程样机没有开通该功能. 实际可以设定为左耳双击MFB键为上一曲, 右耳双击MFB键为下一曲; 或者交换该功能的左右耳设定. 此功能与左右耳机绑定, 不与主副耳切换冲突. 双击的操作可以修改为单击或长按, 只要与其他的UI设定中的MFB按键方式冲突即可.

9.2.3 回连

开机回连: 

耳机开机后 (耳机的开机方式见开机) 耳机自动进入配对/回连共存的双模式. 此功能可以大幅度的提升耳机在尝试连接第二台手机时的用户使用体验. 并且此功能可以按照客户要求调整为先回连, 回连超时后进入配对模式.

超距离回连: 

耳机与手机之间的距离变远, 超出了蓝牙的有效工作范围, 导致蓝牙连接断开(Link Lost), 耳机进入回连状态. 默认回连时间1分钟. 超过该时间后, 在耳机自动关机前, 可以单击左耳机或者右耳机上的MFB键, 实现手动回连.

9.2.4 电量与电池

电量显示: 

IOS系统可以显示耳机的剩余电量. 

Android系统要取决于经过不同厂家优化过的Android是否支持电量显示功能, 如果支持 Android系统也可以显示耳机的剩余电量. 实际测试中, 大部分的Android系统都能够正常显示耳机的剩余电量.

注: 现阶段(指现在的TWS阶段, 而不是即将到来的TWS Plus阶段), 手机上显示的耳机剩余电量, 主耳机的剩余电量(不管是左耳机还是右耳机做主耳机). 副耳机的剩余电量是不会被显示的.

如果客户做独立的耳机控制用的APP, 在独立的APP上, 是可以同时查看主耳机和副耳机的电量的. 

在即将到来的TWS Plus(就是增强型TWS/双耳直连)的方案中, 手机可以直接显示两只耳机的剩余电量.

低电量报警: 

默认耳机内电池剩余电量不足10% (依靠电池剩余电压判定, 电压低于3.4V时) 时报警.

低电关机: 

理论上支持耳机内电池耗尽. 实际取决于电池是否有保护电路或者是否支持过放后重新充电. 通常在耳机内部电池剩余电量还有一点点时(依靠电压判定, 电压低于3.2V时) 进行低电关机 (低电关机会有关机的提示音). 避免电池过放导致不能重新充电的问题. 

注: 在一种极端的情况下, 低电关机的功能有可能无法可靠的起作用: 就是当耳机内部剩余的电池电量过低, 但是此时耳机仍然处于电话的通话状态, 低电量报警声不能被播报; 同时电话通话的状态下, 工作电流大(主耳机的工作电流有可能达到10mA). 如果电池的品质不够好, 在剩余电量过低的情况下电量损耗又特别快的时候, 有可能出现低电关机的功能启动前, 电池已经耗尽, 耳机因为电池耗尽而关机. 想要彻底避免电池过放导致不能重新充电的问题, 需要客户选择使用质量可靠并且带有保护电路的锂电池; 或者在PCBA设计中加入电池保护电路(需要PCBA有足够的面积放置电池保护电路). 

9.2.5 提示音

提示音设置的数量越多, 内容越复杂(提示音过长或者不同的语言版本过多), 都会导致要求更多的Flash存储空间. 

通常建议提示音设置不超过6条.

l                      开机提示音: 

l                      关机提示音:  (正常的低电关机也会有关机提示音播报)

l                      进入普通的配对模式提示音: 

l                      连接或回连成功提示音: 

l                      连接或回连失败提示音: 工程样机没有配置

l                      来电提示音: 工程样机没有配置

l                      拒接电话提示音: 工程样机没有配置

l                      低电量报警提示音: 

l                      清空耳机配对记录提示音: 工程样机没有配置

l                      恢复出厂设置提示音: 工程样机没有配置

9.2.6 LED指示灯

开机        : 蓝灯亮2秒, 

关机        : 红灯亮2秒, 一次

恢复出厂设置之后的第一次开机: 左右耳机蓝灯快速闪烁直到左右耳机TWS相互配耳成功(频率0.2秒)

蓝牙回连: 蓝灯连续闪烁, 1秒钟闪烁1次

未连接待机: 蓝灯连续闪烁, 1秒钟闪烁1次

耳机等待与手机进行蓝牙配对模式: 主耳机红蓝交替闪烁(频率0.3秒); 副耳机蓝灯闪烁(频率1秒)

连接待机: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

来电中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

去电中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

通话中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁1次

音乐播放中: 蓝灯连续闪烁, 每2秒钟闪烁2次

低电报警: 红灯间隔20秒1次

充电中: 红灯常亮 (充电过程中, 蓝灯始终不亮)

充电完成: 红灯熄灭 (充电过程中, 蓝灯始终不亮)

10 TWS耳机的天线调试

10.1 TWS耳机项目常见的天线类型

在TWS耳机项目中, 常见的耳机天线类型及优缺点简要总结如下: 

l                      陶瓷天线: 优点是生产组装方便; 缺点是在小尺寸的TWS耳机项目中, 不太可能为陶瓷天线保留足够大的净空区, 天线的RF性能被削弱的很厉害, 调试困难. 

l                      LDS天线: 优点是能够做到相对较好的天线RF信号性能; 缺点是需要专业的LDS天线厂配合调试生产, 成本较贵.

l                      PCB板载边缘天线 (包金边): 优点是生产组装方便; 缺点是在PCB设计时, 需要特别注意避开纽扣电池或锂电池包, 喇叭和人体耳朵耳廓的干扰, PCB设计要求高. 同时天线的阻抗参数的一致性不容易控制(不同批次的PCB存在制造公差导致天线阻抗漂移)

l                      FPC天线: 优点是能够做到相对较好的天线RF信号性能, 比LDS天线便宜; 缺点是组装时耗费工时.

10.2调试TWS耳机天线需要的设备与条件

为了能够快速准确的调试TWS耳机的天线性能, 需要尽可能多的完整的, 组装好的耳机样机.

l                      完整的组装好的耳机样机是指: 包括了PCBA, 外壳, 喇叭, 电池(纽扣电池或者锂电池包), 麦克风, 按键(包括机械按键或者触摸按键), LED指示灯以及有可能存在的PogoPin铜柱/顶针和其它传感器在内的完整的能够被组装好的耳机样机. 

l                      明确耳机佩戴的方法与天线的位置与指向.

TWS耳机的天线的匹配调试, 必须在以上两项条件都具备的情况下, 才有机会调试出稳定可靠的天线效果. 

通常的情况下, 每个项目至少需要6套(12支) TWS耳机样机进行天线调试. 使用两种天线方案进行尝试调试, 同时还要考虑调试过程中产生的损坏消耗. 天线调试完毕之后, 耳机样机安排归还给客户.

TWS耳机的天线调试完毕之后, 如果客户变更外壳设计, 组装方式或者佩戴方法, 必须复查天线效果. 

10.3 TWS耳机天线性能测试标准

TWS耳机天线的测试标准分为参数性能标准与实测标准两部分. 参数性能标准RF调试测试工程师掌握; 实际测试标准其实存在蓝牙耳机行业不成文的规则.

10.3.1 参数性能标准

蓝牙综测仪, 网络分析仪测试的数据与调试过程中的斯密斯图形共同判定.

参数性能标准, 仅作为耳机天线调试时的调试测试评判依据, 不能单纯凭借参数性能标准评判一个TWS耳机项目的天线性能的强弱.

技术资料5: 一款TWS蓝牙耳机实际的天线参数性能调试测试报告下载链接:https://share.weiyun.com/5GLiAGQ 

10.3.2 实际测试标准

实际测试标准通常按照蓝牙耳机行业的通行规则, 凭借有效工作距离的长度近身播放音频不卡顿来进行判定.

有效工作距离是指: 当耳机与手机连接, 手机使用音乐播放器连续播放音乐时, 佩戴耳机的测试者, 在360度反复转身并且音乐播放不卡顿的情况下, 佩戴耳机的测试者与手机之间的距离.

近身播放音乐不卡顿是指: 主耳机是左耳机时, 手机揣在裤子的右侧口袋和右后侧口袋中, 佩戴耳机的测试者进行蹲起, 跳跃, 躺卧, 行走, 跑步时, 音乐播放不卡顿. 然后选择右耳机作为主耳机, 将手机揣在裤子的左侧和左后侧口袋中, 进行相同的测试.

除了近身播放音乐不卡顿以外, 常见的业内认同的有效工作距离通常是:

与Apple手机配合: 15-20. 

与Android 手机配合: 10-15. 

注: Android手机中, 有几款手机是明显存在蓝牙性能缺陷的手机: 比如Samsung 的S4, S6, S8手机, 族的魅蓝系列手机. 通常来说, 使用明显存在蓝牙性能缺陷的手机进行有效工作距离测试时, 都会因为手机的蓝牙性能缺陷, 导致有效工作距离不能达到10米.

10.3.3 影响有效工作距离的常见原因

影响有效工作距离的常见原因有:

l                      为天线保留的净空区不足. 常见于使用了陶瓷天线的圆形或椭圆形的PCB形状的小体积的TWS耳机项目中. 净空区不足不仅是指PCB面积狭小, 还有天线与电池(包括纽扣电池和锂电池包)距离过近, 天线与触摸点FPC相互干扰, 天线与LED指示灯相互干扰, 天线与麦克风相互干扰.

l                      耳机佩戴时, 天线指向了耳廓导致信号被耳廓遮蔽.

l                      有些身材高大, 肥胖, 头围很大的测试者测得的有效工作距离也会明显的比其它测试者测得的有效工作距离短.

l                      在极度复杂的环境中, 比如展会会场, 机场, 火车站等, 有效的工作距离也会明显的缩短或者存在近身音乐播放卡顿的现象. 

11 常见的复杂问题与不可彻底杜绝性能缺陷

蓝牙技术是一种无线连接技术, 在耳机与手机配合使用的过程中, 有些与无线连接性能相关的问题, 是无法彻底的杜绝的. 这类问题, 可以采用一切可能的手段与办法去处理, 尽可能的避免发生, 但是确实无法彻底杜绝.

11.1复杂问题与不可彻底杜绝的问题的评审验收标准

这样的问题, 当我们采用各种方法处理加以避免之后, 如果能够达到下述程度, 产品是可以批量出货的:

l                      某个复杂问题, 工程师明确的知道有这个问题存在的前提下, 在实验测试环节, 用某种特定的操作方法, 才能够复现.

l                      普通用户在日常使用环节遇到这个问题的概率于1%.

l                      这个问题不会导致TWS的基础功能彻底失效. (TWS耳机的基础功能 见 章节2)

11.2 A2DP连接失败 (俗称 音乐外放)

在手机系统的蓝牙功能列表中, 显示着耳机与手机蓝牙已经连接, 但是音乐播放或者视频中的声音, 仍然通过手机的喇叭外放出来, 而不是通过耳机播放出来. 这样的问题发生的概率可以控制在1% 以下, 但是无法彻底杜绝. 即便是苹果公司的AirPods或者AIrPods2蓝牙耳机, 与iPhone手机配合工作时, 也仍然会发生这样的问题. 

视频: 疯米AI TWS耳机 A2DP 连接失败

11.3 在极度复杂的情况下, 音乐播放卡顿

2020-03-04 17:35
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心血与经验的总结

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