KT803C的测试模组是UDPF1FS

1.1 简介 

UDP1FS是一个提供串口的语音模块，**的集成了MP3、WAV的硬解码。同时软件支持工业级别的串口通信协议，以SPIFLASH作为存储介质。通过简单的串口指令即可完成播放指定的语音，以及如何播放语音等功能，无需繁琐的底层操作，使用方便，稳定可靠是此款产品的**特点。

无需任何烧录器，无需任何软件，USB直接烧写FLASH。同时支持串口直接下载语音

UDP1FS模块是基于KT803C芯片开发的测试模块，用以满足串口下载语音的需求

兼容KT803C[SSOP24] 和KT804C[SOP16]两款芯片的测试

1.2 功能

1、支持采样率(KHz):8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48

2、24位DAC输出，动态范围支持90dB，信噪比支持85dB

3、**支持16M字节的SPIFLASH。例如W25Q16[2M字节]、W25Q128[16M字节]

4、Miniusb接口更新语音文件，无需安装任何软件。支持XP和WIN7系统。

5、30级音量可调。支持外挂多种类型的功放，如3W、5W、10W等等

6、支持用户直接单片机窗口下载语音，按照我们给出的协议。满足远程更换声音的需求，常见的如蓝牙、wifi、4G等等无线方案来轻松的更换声音

7、存储的语音文件可以很方便的通过串口进行动态更新。适用于一些短声音文件，以及小文件

1.3 应用

1、 车载导航语音播报

2、 公路运输稽查、收费站语音提示；

3、 火车站、汽车站安全检查语音提示；

4、 电力、通信、金融营业厅语音提示；

5、 车辆进、出通道验证语音提示；

6、 公安边防检查通道语音提示；     

8、 电动观光车安全行驶语音告示；   

9、 机电设备故障自动报警；

10、消防语音报警提示；

1. 方案说明

芯片选用的是SOC方案，集成了一个16位的MCU，以及一个专门针对音频解码的aDSP，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。小巧的封装尺寸更加满足嵌入其它产品的需求

2.1 参数说明

2.2 管脚说明

备注：模块内置单声道功放。另外模块第1脚和第16脚都有丝印标注的

(1)、用户如果拿一个喇叭对模块进行测试，把喇叭的两个脚分别连接SPK1和SPK2.

(2)、DACL和DACR只能推动耳机，是芯片内部自己产品的音频信号，就像电脑的音频接口一样

2.3 简单测试方法

1、我们的模块自带Microusb座子，用户可以直接接电脑更新语音

2、直接使用安卓的充电线下载或者供电即可[非typeC接口]

3、用户拿到模块，可以用镊子IO1到地[模拟一个微动开关]来判断

模块是否正常，但是前提是设备中至少要有1段语音

4、模块如果正常播放声音之后，就可以使用串口对模块进行正常的

测试了

5、一定不要用usb连接电脑供电，因为会进入下载模式

2.4下文的概念解析

1、分区的概念

(1)、由于我们将spiflash默认的分为了两个区间，所以下文会提到，**分区和第二分区的概念.

(2)、其中**分区指的是可以通过USB下载固定语音的部分空间

(3)、其中第二分区指的是通过串口动态更新的部分空间

(4)、两个空间相互独立，互不干扰，可以分别控制，也可以统一控制，详见下文的介绍

2.5串口下载流程说明---最为核心的部分

以下所有的流程，您只需要在逻辑上面分析一下，知道一个大概即可，我们有单独的上位机软件来配合调试的，所有的命令以及下载的流程都在上位机里面有体现

2.5.1 串口下载的协议

波特率：115200    数据位：8  奇偶校验：None   停止位：1    流控制：全部关闭

一、串口下载文件数据格式（0xA1） ----这里只争对下载数据包

完整的下载有效数据格式：

2.5.2 串口下载的详细说明

1、如果上位机发送一个100.2KB的音频文件至芯片，那么发送的细节如下

(1)、首先分析这100.2KB的数据，将这个数据拆分为以256[0.25kb]个字节为单位的数据包.那么总共需要传400.8次才能将这一帧数据传完。重点注意后面的0.8次实际上是占用一次的，不够256个字节的字节补0。组成一个完整的256字节的数据包，即总包数为401包

(2)、开始握手。上位机发送7E A0 00 03 03 01 91  EF

==> 这个代表上位机准备发送下载数据，03代表的是第3个文件。这个数据的总包数为“0x0191= 401”

==> 下位机收到之后，会返回7E A0 00 02 00 00 EF，代表下位机准备就绪

==> 此时上位机开始发送**包数据，下位机收到之后，会返回“7E A0 00 02 00 01 EF”代表**包数据收到，此时上位机依次往下发，下位机每次收到之后，都会返回当前包的序号作为应答

==> 如果上位机在5秒之类没有收到下位机的应答，则重发。重发第二次还未收到应答，则意味着此次下载失败，上位机需要做的事情就是发送“复位命令”，然后等待100ms，再重新发起下载。

2、如果第3个文件上位机发送完毕：

(1)、上位机主动往下位机发送“7E A3 00 02 00 03 EF”，这样代表上位机已经将当前全部下发完毕。

(2)、等待下位机应答。如果下位机接收没问题，会返回这条指令作为应答，上位机再继续下一个文件的下载流程

【备注：每一包数据，我们芯片收到之后会自动写入到存储器之中。】

3、如果上位机发送完所有的数据之后的处理

(1)、确认一下所有的应答都接收是否有误，如果无误，则上位机主动发出一个

“7E A3 00 02 00 00 EF” --- 代表整个下载过程完成，告知下位机退出下载模式

(2)、同时下位机收到这个命令之后，开始校验整个的文件数，确认没问题返回“7E 3F 00 02 dat1 dat2 EF”作为应答，同时下位机退出下载模式。进入正常等待状态”。

[dat1:**分区文件总数]

[dat2:第二分区文件总数] --- 串口下载的部分

这里使用上位机单独下载一个文件的截图：

2.5.3 串口下载的相关指令说明

串口下载所使用的指令“0xA0”、“0xA1”、“0xA2”、“0xA3”

1、下载信息交换（A0）

2、传输过程中出错的代码反馈【下位机到上位机】（A2）

这个暂时可以不处理。

3. 串口通讯协议

    串口作为一种在控制领域常用的通信，我们进行了工业级别的优化，加入的帧的校验、重发、错误处理等措施，大大加强通信的稳定性和可靠性，串口的通信波特率默认为115200，不可再设置

3.1 通讯格式

举个例子，如果我们指定播放SPIFLASH，就需要发送:7E A5 00 02 00 01 EF

数据长度为2 ,这2个字节分别是[00 01] 。代表是指定**分区的**段语音播放

3.2 通讯指令

我们的通讯分为以下两大块

n 控制指令

n 查询芯片的参数以及状态

3.2.1 控制指令

3.2.2 查询指令

这里是查询芯片的状态和相关的参数

3.3 芯片返回的数据

芯片在关键地方均会有数据返回。供用户掌控芯片的工作状态

n 芯片上电初始化成功的数据

n 芯片播放完当前曲目的数据

n 芯片成功接收到指令返回的ACK(应答)

n 芯片接收一帧数据出错[包括数据没收完整、校验出错两种情况]

n 芯片在繁忙时，有数据过来，芯片会返回忙的指令

3.3.1 芯片上电返回的数据

(1)、芯片上电，需要一定的时间初始化，这个时间是需要根据SPIFLASH设备的文件多少决定的，一般情况在小于500ms。如果超过这个时间芯片的初始化数据还没有发送出来，说明芯片初始化出错，请检查硬件的连接

(2)、芯片初始化返回的数据为当前的有效文件夹,譬如返回7E 3F 00 002 06 05 EF

==>其中0x06代表的是**分区的总文件数为6个

==>其中0x05代表的是第二分区的总文件数为5个

(3)、MCU必须等待芯片初始化指令发出之后才能发送相应的控制指令，否则发送的指令芯片将不予处理。同时还会影响芯片的正常初始化。

3.3.2 曲目播放完毕返回的数据[0x39][0x3E]

1、争对很多的触发型的播放需求，我们模块更正为播放一曲之后自动进入停止状态。如果用户需要此类应用。只需要指定曲目播放即可。这样，曲目播放完毕会自动停止，等待指令

2、另外我们专门开辟一个IO作为解码和暂停的状态指示。请参见第BUSY脚

(1)、播放状态输出低电平[很多功放有静音脚，可以通过此IO直接进行控制]

(2)、播放暂停状态，输出高电平。模块睡眠状态。也是低电平

3、模块通电之后，初始化正常 ，模块会自动进入设备播放状态。并且停止解码，等待用户发送播放的相关指令

4、另外用户在指定设备之后，需要等待200ms的时间，再发送指定的曲目，因为一旦指定设备之后，系统会对指定的设备进行文件系统的初始化，如果立刻发送指定的曲目命令，会导致模块接收不到。

3.3.3 芯片接收数据正常返回的ACK

1、芯片在所有的命令或者查询数据包接收完毕之后，会返回当前接收到的数据给MCU，作为接收到的ACK信号

3.4 串口控制指令详解

以下我们对关键的地方进行详细的说明--针对控制指令:

n 指定曲目播放

n 指定播放的音量

n 指定播放的设备

3.4.1 指定歌曲播放指令[0xA5--**分区]

我们给出的指令是支持指定曲目播放的，歌曲的选择范围为0~256.其实是可以支持更多的，因为涉及到文件管理的原因，支持过多的歌曲，会导致系统操作缓慢，一般的应用也不需要支持这么多的文件。如果客户有非常规的应用，请事前和我们沟通。

**分区指的是通过USB下载的部分

(1)、例如选择**首歌播放，串口的发送部分7E A5 00 02 00 01 EF

(2)、对于选曲，如果选择第100首，首先将100转化为16进制,默认为双字节,就为0x0064。

DH = 0x00  ; DL = 0x64

(3)、其它的操作依次类推即可，因为在嵌入式领域采用16进制是最为方便的一种操作。

3.4.2 指定歌曲播放指令[0xA6--第二分区]

第二分区指的是通过串口下载的部分

1、例如选择第二分区第10首歌播放，串口的发送部分7E A6 00 02 00 0A EF

3.4.3 指定音量播放指令[0x06]

(1)、我们系统上电默认的音量为30级，如果要设置音量的话,直接发送相应的指令即可

(2)、芯片内部设置的音量细分级数为0--30.请用户注意

(3)、例如指定音量为30级,串口发送的指令:7E 06 00 02 00 1E EF

(4)、DH = 0x00 ; DL = 0x1E ，30转化为16进制为0x000F。可以参照播放曲目部分的说明

3.4.6 指定文件夹文件名播放[0x0F]

3.4.8 全部循环播放指令[0x11]

3.4.9 播放停止指令[0x15][0x16]

3.4.16 多文件夹插播功能[0x25]

3.4.17 复位的说明[0x0C]

1、芯片的复位指令为软复位，这点请用户朋友注意一下，因为芯片内部集成了MAX831L的看门狗芯片，采用的是内部的独立RC震荡时钟，虽然不准，但是确实独立的，这样可以保证芯片在**干扰下会自动复位。复位的时间为5S-8S。

2、在任何状态下，都可以发送复位指令让芯片复位。

4. 参考电路

争对芯片的应用，我们提供了详细的设计参考，让您可以更快的上手体验到该芯片的强大功能

n 串行通信接口，波特率默认115200，可以根据客户的要求修改

n 外部的IO按键的功能可以按照客户需求订制

n 外部单声道功放参考电路

4.1串行接口

1、芯片的串口为3.3V的TTL电平，所以默认的接口的电平为3.3V。

2、如果系统是5V。那么建议在串口的对接接口串联一个1K的电阻。这样足以满足一般的要求，

3、如果应用于强电磁干扰的场合，请参考“注意事项”的说明。

4、芯片在5V和3.3V的系统中均正常的测试过，一切正常。均采用的是直连的方式，并没有串1K的电阻。一般的芯片都是能够兼容3.3V和5V的电平。

5、但是用户在实际的产品开发过程中，一定要严格的测试，留意电平的转换。强烈建议用户在能修改的条件下，使用3.3V的MCU，响应环保、低功耗的号召。

4.2外接单声道功放

这里功放我们采用的是CSC8002，具体参数请参考IC的datasheet。应用于一般场合足以，如果追求更高的音质，请客户自行寻找合适的功放。上图中红色的框框的参数，请按照我们给出的推荐值，这样在调试的过程中，就会少很多杂音

4.5 USB更新语音说明

我们的芯片可以使用USB充电线直接更新语音，方便、灵活。

其实SPIFLASH在插入USB连接电脑，原则上是一致的，使用的都是MASSSTORAGE协议。但是目前技术上面，暂时还没办法实现插上USB连接电脑，同时显示TF卡和SPIFLASH的盘符功能。这里就分为两种操作，针对芯片说明

芯片一上电检测到USB连接电脑，则进入SPIFLASH的读卡器功能

4.7.1 USB更新SPIFLASH的语音详细说明

我们的模块可以使用充电线直接更新语音，方便、灵活。我们的优势如下

n 可以按照客户的要求，更正下载语音的窗口信息

n 无需安装任何软件，直接更新，也不需要专用下载器

n 对音质无任何压缩和损坏，保证更高的音质体验

1、插上我们模块的USB之后,可以以SPIFLASH作为存储介质的U盘，如下图

(1)、可以从上图看到FLASH的总容量为15.8M字节。已经使用的空间为15.4M字节。虚拟出来的设备的文件系统的为FAT格式。FAT文件系统占的存储空间为442K

(2)、进入设备之后，如下图

可以很清晰的看到设备里面的文件，以及文件名称。可以像操作U盘或者读卡器一样操作FLASH.只是速度会比他们慢。至于为什么后面会详细解释。

(3)、无论用户使用多大容量的FLASH，我们模块都是支持的，并且内部已经做了自动识别，无需用户操心，用户也仅仅需要根据自己的需求来确定FLASH的容量和型号。

(4)、目前经过我们反复的测试和验证，SPIFLASH支持**的容量为16M字节，对应型号W25Q128

因为再大容量的FLASH。由于技术的原因暂时还没有突破，后续会直接更新，请用户知晓

4.8 用户使用空白的FLASH说明

用户在调试的过程中，会按照自己的需求更换FLASH的大小来满足自己的需求，这样就需要以下三个步骤来完成FLASH的替换。

n 将新的空白的FLASH焊接在板子上面

n 通过USB接口对空白的FLASH进行枚举和格式化

n 格式化完毕，就可以像使用U盘一样使用

1     2

3      4

如上面的4个图片，就是使用空白FLASH，FLASH的型号为W25Q80，容量为1Mbyte。使用USB连接电脑**次的处理过程。上面的截图可以很详细的看出步骤

1、我们的方案目前**支持64M字节的FLASH。换算为FLASH一般的型号，如：W25Q512.但是市面上目前量产的FLASH为32M字节，也就是W25Q256。请用户注意，并且封装还不是SOP8的

标红色的代表我们此版本暂时还不支持。后续会加大测试和技术力度，做到完全兼容

2、我们的芯片支持自动识别FLASH的容量大小。所以用户无需关心，只需要按照自己的需求使用合适大小的FLASH即可

3、因为空白的FLASH里面什么都没有，所以拿到空白的FLASH**件事情，就需要对FLASH进行格式化。将文件系统的链表写入FLASH中。

4、等到格式化成功之后，再拔掉USB，再插上USB之后，就可以进行SPIFLASH的读写了。另外不同容量的SPIFLASH，格式化的所需要的时间长度是不一致的。也就是说，FLASH的容量越大，格式化所需要的时间越长。

5、经过我们大量的测试，基本市面上大部分的FLASH都是支持的，如：GD[兆易]、华邦、旺宏、飞索、港宏等等市场上最常见的。都是无缝支持的，这点请用户朋友放心。

5. 注意事项

芯片的使用,关键的地方做如下说明:

n 芯片的GPIO的特性

n 应用的中注意事项

n 串口编程部分的注意

5.1 GPIO的特性

5.2 应用中的注意点

1、芯片对外的接口均是3.3V的TTL电平，所以在硬件电路的设计中，请注意电平的转换问题。

另外在强干扰的环境中，请注意电磁兼容的一些保护措施，GPIO采用光耦隔离，增加TVS等等

2、串口通信，在一般的使用环境下，注意好电平转换即可。如果强干扰环境，或者长距离的RS485应用，那么请注意信号的隔离，严格按照工业的标准设计通信电路。可以联系我们，我们提供设计参考

3、我们支持音频文件的采样率**为8KHZ。也就是说低于8KHZ的音频文件是不支持的，不能正常解码播放。用户可以使用音频处理软件，提高音频文件的采样率来解决这个问题。

4、芯片在睡眠状态的电流在10MA左右，播放中，依据音量的大小以及外接的喇叭负载，峰值电流可以达到1A。功耗会比较大。如果使用在低功耗场合，请用户控制芯片或者芯片的供电。这样可以减小芯片的功耗

5、用户如果直接使用我们芯片自带的功放，请选择合适的喇叭即可。推荐使用4欧姆/3W。这个是使用效果**的配置。选用其它的喇叭，请注意负载大小，以及功率这两个参数

6、该芯片芯片支持MP3、WAV二种主流的音频格式。推荐用户尽量使用MP3格式，因为这样就更节省FLASH的容量。

8、我们的芯片支持8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48KHZ采样率的音频文件，这些也是网络上绝大多数的音频文件的参数。如果用户的音频文件的采样率不在此范围内，是不支持播放的，但是可以通过专用的软件转换一下即可。我们的优势就是无压缩播放和高音质，所以不太建议用户对音频进行压缩。