Arduino TTS模块 WT3000T-M01 文字合成语音模块：功能、使用与开发指南

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WT3000TX模块介绍与使用说明

一、模块介绍

1.1 产品简介

WT3000TX是一系列功能强大的高品质语音芯片系列，采用高性能32位处理器，最高频率可达240MHz。该芯片系列集成了语音合成、语音编码解码功能，可实现中文、英文字母或中英文混合语音合成播放，具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性强等显著特点。

封装规格：

• WT3000T8-32N：QFN32封装，体积小4×4mm

• WT3000T3-32N：QFN32封装，体积4×4mm

核心功能：

• 地址播放、插播、单曲循环、所有曲目循环、随机播放

• 31级音量调节

• 最大可支持外挂128Mbit的Flash存储

1.2 产品特点

控制接口

• 通信方式：UART串口通信

• 默认波特率：9600bps

• 数据格式：起始位1位，数据位8位，奇偶位无，停止位1位

状态管理

• 上电默认状态：不播放

• BUSY状态指示：

  
  

• 上电默认：播放时为低电平，不播放时为高电平

• 可通过发码修改默认配置

音频特性

• 音频输出方式：样品默认DAC输出

• 支持的音频格式：

  
  

• 高品质音频格式：8kbps~320kbps

• 文件格式：.MP3、.WAV

• 音量调节：31级可调

• IO驱动能力：最高可直接驱动32mA负载

存储能力

• 内置Flash：根据芯片型号不同，支持30秒至500秒固定语音存储

• 外挂存储：最大支持128Mbit的Flash扩展

1.3 版本差异

WT3000T8-A版本

• 语言支持：任意中文文本、英文字母的合成

• 混读功能：支持中文与英文字母混读

• 变速变调：英文字母暂不支持使用标记实现变速变调

• 存储容量：可存放30秒固定语音

WT3000T3-D版本

• 语言支持：任意中英文混读合成播放

• 变速变调：英文字母可使用标记实现变速变调

• 存储容量：可存放500秒固定语音

1.4 产品选型

芯片选型表

模块选型表

1.5 WT3000T-M01模块规格

模块接口定义（8针接口）

重要提示：MIC接口、天线、晶振部分为兼容其他型号及后续产品迭代升级预留使用，使用TTS功能时无需考虑这部分，使用串口、喇叭接口即可满足调试需求。

1.6 模块电路设计参考

语音芯片电路设计要点

1. 通信接口电平转换：

   
   

   
   

• 通讯口是3.3V TTL电平

• MCU的IO口为5V时，需要串220R电阻或者接电平转换电路

2. 程序更新接口预留：

   
   

   
   

• 语音芯片烧写口ICECLK、ICEDAT一般情况下要求预留端口

• 方便后续程序更新和维护

3. 电源设计：

   
   

   
   

• 建议工作电压范围3.3-5V

• 语音芯片电源（VCC与VOUT）都需要接电容到地

• 走线路径必须小于1cm

4. PCB布局要求：

   
   

   
   

• 各电源脚需要接电容到地

• 电源的走线必须先经过电容再连接到芯片电源脚

• 电容GND网络到芯片GND脚与电容3.3-5V网络到芯片VCC脚间距离分别小于5mm

功放电路设计要点

1. 电源去耦：

   
   

   
   

• 功放芯片电源需要接电容到地

• 电源的走线必须先经过电容再连接到芯片电源脚

2. 地线设计：

   
   

   
   

• 建议电源走线为分支走线（Y型走线）

• 从电源输入端电容正极开始分支走线

• 当系统电路有数字信号或无线信号，建议将语音芯片与功放芯片的地线独立，单点连接

3. 噪声抑制：

   
   

   
   

• 可通过客户MCU的IO口或语音芯片BUSY脚来控制功放使能，解决"POPO"声

二、使用说明

2.1 语音合成功能使用方法

简单调用方式

简单调用是指用户不用关心芯片当前的工作状态，只需要发送文本到芯片合成为语音输出。

使用特点：

• 上位机只要与芯片之间建立起UART通信方式，即可发送合成命令

• 不需要判断芯片的回传数据或状态引脚的输出

• 适合简单应用场景

注意事项：

如前一帧文本还没有合成完，就再次发送文本到芯片会中断前次合成，而执行新的合成。

标准调用方式

若上位机需要确保上次文本被完整合成之后，再发送合成命令帧合成下一段文本，则需要通过回传确定芯片的工作状态。

应用场景：

当应用中需要合成的文本为5K字节，超过了WT3000TX芯片一个命令帧所能容纳的最大文本长度（文本最多支持2016个字节），这时需要分多次给WT3000TX芯片发送文本信息。

程序流程：

1. 上位机先给WT3000TX芯片发送一个文本合成命令帧，携带不超过2016个字节的文本

2. 上位机等待WT3000TX芯片自动返回的回传信息，直到收到回传数据，说明前面的文本已合成完毕

3. 或使用查询芯片的状态引脚、发送查询命令的方法，确认上一帧文本合成完毕

4. 上位机向芯片再次发送一个文本合成命令帧，发送出剩下的文本

5. 重复1-4流程直至所有数据发完

2.2 查询芯片工作状态的方法

硬件方式

通过查询输出引脚BUSY的电平，来判断芯片的工作状态：

• BUSY低电平：表明芯片正在合成文本

• BUSY高电平：表明芯片处于空闲状态

软件方式

通过发送状态查询命令帧来查询芯片的工作状态：

• 当收到上位机发送的状态查询命令帧后

• 芯片会自动向上位机发送当前芯片状态的回传

• 上位机根据芯片状态的回传数据来判断当前芯片是处于空闲状态还是文本合成状态

2.3 控制命令功能

支持的控制命令

芯片支持多种控制命令，包括：

• 合成文本：将输入的文本合成为语音输出

• 停止合成：停止当前的语音合成

• 暂停合成：暂停当前的语音合成

• 恢复合成：恢复暂停的语音合成

• 状态查询：查询芯片当前的工作状态

• 进入休眠模式：进入低功耗休眠模式

• 唤醒：从休眠模式唤醒

控制命令特点

• 控制命令非常简单易用

• 通过参考对应的指令说明即可实现播放提示音和中英文文本合成播放

• 可以通过标记文本实现对合成语音的参数设置

2.4 固定语音功能

存储容量

不同芯片型号支持不同的固定语音存储容量：

WT3000T8-32N：

• 预留了30秒存放固定语音

• 对批量采购的客户可提供提示音添加、定制的服务

WT3000T3-32N：

• 预留了500秒存放固定语音

• 对批量采购的客户可提供提示音添加、定制的服务

定制服务

如有添加提示音的需求，需要：

• 与商务人员沟通

• 提供音频文件

• 填写相应的资料表格

• 进行批量采购

2.5 Arduino开发指南

预处理步骤

1. 库文件准备：

   
   

   
   

• 将Arduino库文件夹解压后，移入Arduino的库中

• 一般位置：C:\Users\<你的用户名>\Documents\Arduino\libraries

• 如果找不到可以通过在Arduino中，打开任一第三方库示例后（文件-示例），点击项目-显示项目文件夹，并通过两次返回上一层找到libraries文件夹

2. 硬件准备：

   
   

   
   

• Arduino UNO开发板

• WT3000T-M01模块

• 若需要体验上位机（唯创TTS转换软件）直接控模块，需自备USB转串口工具

接线说明

模块与Arduino UNO连接：

• 模块的黄色线（TX）→ Arduino UNO的3号口（配置为RX）

• 模块的绿色线（RX）→ Arduino UNO的4号口（配置为TX）

注意事项：

• Arduino中3号IO要配置为RX，4号IO要配置为TX

• 确保电源连接正确（2.6-5V）

• 正确连接扬声器到SPK+和SPK-

测试使用

1. 打开示例程序：

   
   

   
   

• 在Arduino客户端中，选择 文件 → 示例 → WTSerial → ExampleForWT3000T

2. 编译下载：

   
   

   
   

• 编译示例程序

• 上传到Arduino UNO开发板

3. 测试验证：

   
   

   
   

• 模块应该开始输出语音

• 可以通过修改示例代码中的文本来测试不同的语音合成效果

2.6 通信协议

协议基础参数

接口类型：标准UART异步串口接口

默认波特率：9600bps

电平标准：3.3V TTL电平接口

通讯数据格式：

• 起始位：1位

• 数据位：8位

• 奇偶位：无

• 停止位：1位

串口调试设置

使用电脑串口调试助手时，需要正确设置串口参数：

指令发码格式

┌────────┬──────┬──────┬──────┬──────┬────────┬──────┬──────┐
│起始码  │帧长度│流水号│应答标志│数据帧来源│N个命令信息│累加和校验│结束码│
├────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼────────┼──────┼──────┤
│  7E    │ 2字节│1字节 │1字节  │1字节  │ N字节   │1字节 │  EF  │
└────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴────────┴──────┴──────┘

字段说明：

1. 起始码：固定为0x7E

   
   

2. 帧长度：2字节，指帧长度+流水号+应答标志+数据帧来源+N个命令信息+累加和校验和的长度，帧长度高位在前低位在后

   
   

3. 流水号：1字节，每次一帧数据自动加1，避免接收重复的数据，相同流水号的数据为重复数据应做丢弃

   
   

4. 应答标志：1字节，固定填0x00

   
   

5. 数据帧来源：1字节，0x02为TTS芯片端，0x03为MCU芯片端

   
   

6. N个命令信息：由N个命令信息组成，1个命令信息内容为2字节命令+1字节数据长度+N字节数据，单个命令信息最大支持255个字节数据，但支持同时传递多个相同的命令携带不同信息

   
   

7. 累加和校验：是指帧长度+流水号+应答标志+数据帧来源+N个命令信息和的低字节

   
   

8. 结束码：固定为0xEF

   
   

指令返回码格式

┌────────┬──────┬──────┬──────┬──────┬────────┬──────┬──────┐
│起始码  │帧长度│流水号│应答标志│数据帧来源│N个命令信息│累加和校验│结束码│
├────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼────────┼──────┼──────┤
│  7E    │ 2字节│1字节 │1字节  │1字节  │ N字节   │1字节 │  EF  │
└────────┴──────┴──────┴──────┴──────┴────────┴──────┴──────┘

返回码特点：

• 执行完每条写命令之后，按照通信协议格式返回该命令相对应的结果码

• 返回码与发码格式基本相同，但命令信息部分会包含执行结果

2.7 技术参数

绝对最大额定参数

电源特性

音频特性

2.8 应用开发注意事项

硬件设计

1. 电源稳定性：确保电源稳定，避免噪声干扰

2. 地线设计：模拟地与数字地分离设计

3. 信号完整性：音频信号走线远离数字信号

4. 热管理：注意功放芯片的散热设计

软件开发

1. 状态管理：合理使用BUSY状态查询

2. 文本分段：大文本分段发送处理

3. 错误处理：完善通信错误处理机制

4. 功耗管理：合理使用休眠模式

测试验证

1. 功能测试：全面测试各项功能

2. 性能测试：测试语音质量和响应速度

3. 稳定性测试：长时间运行稳定性测试

4. 功耗测试：测试不同工作模式下的功耗

2.9 典型应用场景

智能家居

• 作为智能音箱主控语音模块

• 实现本地离线TTS播报（如天气、日程、设备状态）

• 规避云端延迟与隐私泄露风险

安防报警系统

• 集成红外/烟雾传感器信号后，即时触发多级语音告警

• 支持分区域、分时段、多语言语音播报策略

• 提示如"厨房烟雾浓度超标，请立即检查"

医疗辅具设备

• 配合盲文点显器或语音导航界面

• 为视障用户提供无障碍操作反馈

• 提供语音播报药品信息、使用说明等

工业HMI人机界面

• 替代机械式蜂鸣提示

• 实现故障代码语音解析与操作指引

• 提供设备状态语音播报

儿童教育类电子设备

• 支持故事朗读、单词发音

• 实现互动问答等多模态语音交互功能

• 提供学习辅助和娱乐功能

智能出行

• 智能码表语音导航

• 实时监测心率和速度数据

• 提供安全防护和紧急报警功能