一线烧录到无线直连：WT2003H三套低速报警器方案全解析

    这几年新能源汽车常被看作是汽车工业转型里实现"弯道超车"的重要方向之一，前景广阔，路上遇到电动车的机会也越来越多。电动车比起传统燃油车，少了发动机的轰鸣声，起步、低速行驶都安静得多，这本来是电动车的一大优点。

    可安静过了头，也会带来新的问题：车速比较低的时候，电动车几乎没有声音，行人如果没留意，很容易被悄悄靠近的车辆吓一跳。为了解决这个"太安静"带来的安全隐患，国家专门出台了《电动汽车低速提示音》（GB/T 37153-2018）标准，要求电动汽车在低速行驶时主动发声，也就是常说的AVAS（Acoustic Vehicle Alerting System，车辆声音警示系统），让行人"听得见"车辆的存在。

    那问题来了：这个提示音要怎么发出来，又要怎么保证它既合规又好用呢？

    今天我们就借着唯创知音基于WT2003H系列语音芯片开发的低速报警器方案，和大家聊聊这背后的门道。这套方案并不是单一的一块板子，而是覆盖了从生产端到经销代理端再到终端用户的一整套家族——接下来我们就一个一个来看。

01方案一   一线烧录起步，WT2003H怎么"发声”

先说说最基础的方案一。思路很直接：

MCU负责判断车速、控制播放逻辑，语音芯片WT2003H负责把声音真正"念"出来，中间通过唯创知音自研的一线通信协议连接——一根线就能完成语音芯片的控制指令下发，硬件成本和布线复杂度都压得很低。

声音信号出来之后交给功放放大，最终从喇叭里播放出行人靠近、车辆起步、倒车等不同场景对应的提示音。

    具体到硬件构成，这套Demo用的是一颗TSSOP20封装的单片机作为主控，通过AD检测电位器的阻值变化来模拟车速信号，方便工程师在台架上直观地看到变频效果——放到实际量产车型上，这路车速信号会换成从整车CAN总线上直接读取，逻辑相通，只是信号来源从"旋钮"变成了"车"。

    语音播放的核心是WT2003H0+SPI flash，用外置Flash存储PCM格式的音频数据，音质和后续做变频处理的效果都更扎实，功放选用WT9110B，工作电压6-14.5V，功率覆盖8.5-20W，另有一颗电源IC负责把12V转成5V，给整个系统供电。

    声音的输出端还留了两种选择——既可以经过功放放大后推动喇叭，也可以跳过功放直接驱动喇叭，方便客户按不同的整车声学设计取舍。

    这套方案还有一个很实用的设计，就是语音内容的更新方式。板子上留了一路UART接口，配合唯创知音自己的下载器，就能对语音IC做板载更新。

    更妙的是，这个更新不是"傻更新"——如果现在有10首提示音，只改动了其中一首，只需要重新打包一个新的bin文件（音频+程序打包在一起）去更新，语音IC会自动比对新旧数据，遇到没变化的部分自动跳过，只把改动的那一小块数据写进去。

    这有点像给一本已经印好的书换页——需要换的那几页重新印，没变的页码原样保留，不用把整本书推倒重印，更新速度自然快很多。

那这个提示音具体应该怎么发呢？

    总不能不管车速多快，都从头到尾放同一个音调。GB/T 37153-2018对此有明确要求：提示音系统至少要覆盖大于0km/h、小于等于20km/h这个车速区间（车辆静止且处于可行驶状态时，要不要发声厂商可以自己选择）；

    更关键的是，当车速在5-20km/h之间变化时，标准规定的1/3倍频程（简单理解就是把整个频率范围切成一段一段的窄频带分别设定限值）里，至少要有一个频率会随车速升高而升高、随车速降低而降低，且这个频率变化的速度不能低于0.8%/(km/h)。

    换句话说，车子跑得越快，提示音的调门也要跟着往上走——这跟传统燃油车发动机转速越高、声音越尖是一个道理，相当于给安静的电动车请了一位"配音演员"，用变化的音调模拟出"引擎"随速度起伏的听感，让行人凭经验就能大致判断车辆是在加速还是减速。

    唯创知音这套方案里实际设置的变频幅度约为每公里（或每5公里）提升1%，参考曲线大致是车速0km/h对应1000Hz，到20km/h时提升到1200Hz出头，比国标0.8%/(km/h)的下限留了不小的余量。调门解决了，"音量"这一关同样要过。

    GB/T 37153-2018还对声压级做了具体限定：匀速10km/h前进时的计权总声级（即经人耳听感修正后的dB(A)总声级）不能低于52dB(A)，20km/h时不能低于58dB(A)，倒车6km/h时则是49dB(A)，标准里还按1/3倍频程从160Hz一路细分到5000Hz，逐个频段都给出了对应的最低声级要求。

    实际测试时，工程师一般会先把语音IC的音量调到最大，用声级计做整车测试——这个时候有些同学就要举手了：如果声压还是不够怎么办？

    这时候不能想着一味调大功放增益就了事。正确的思路是先看音频本身的幅值还有没有调整空间，在不失真、不破音的前提下尽量把幅值调高；如果音频幅值已经拉满还是不够，才考虑调整功放的放大增益（也就是调整反馈电阻的阻值）。

但这里有条硬性红线：

    功放和喇叭都有自己的标定功率，绝不能为了凑声压把输出功率顶到远超喇叭承受范围——这个道理跟家里音响开过头容易烧喇叭是类似的。

    举个例子，WT9110B在5V供电、4Ω负载条件下，正常只能稳定驱动一只2W喇叭，如果硬把增益和输入幅值都调到最大，实测输出功率冲到2.5W甚至3W，声音看似大了，功放和喇叭同时烧坏的风险也跟着来了，这笔账怎么算都不划算。

01方案二、方案三  从UART串口到语音IC直连无线模组

低速报警器一站式解决方案

    方案一把"能听、能变调、能局部更新"这件事解决得很扎实，但如果车企或经销商希望车辆出厂之后，还能通过手机远程更换提示音效呢？这就轮到方案二登场了。

    方案二在方案一的硬件基础上，给系统加装了一颗WiFi或蓝牙模组，同时把MCU与语音芯片之间原来的一线通信换成了UART串口，配合唯创知音开发的手机App，用户在App端选好想要的MP3音频，就能通过网络下发，经无线模组和MCU中转，最终更新到语音芯片里。

不过这里有个细节值得一提：

走这条UART更新MP3的路径时，变频功能目前还在移植阶段；

如果既想保留App远程更新的便利，又想要变频提示音效果，可以直接沿用方案一里支持整包bin文件更新的最新固件版本，两条路径可以按需搭配使用。

如果说方案二是"MCU牵线搭桥"，那规划中的方案三就更进一步，让语音芯片自己"上网"。

    这套方案里，无线模组不再需要经过MCU转发，而是直接和语音芯片对接完成语音更新，MCU的角色简化成只通过UART控制语音芯片的播放动作，播放指令由MCU发起，更新请求则由语音芯片自己向服务器申请下发。

    音频内容由唯创知音在云端网页上完成合成、部署到服务器，手机App配网之后即可把新的音频内容下发下去，同时唯创知音也会提供语音芯片与无线模组之间的通信协议，播放和更新走的是同一套协议格式。

    这套设计对客户来说，意味着不用重复适配协议，也不用为了云端更新单独扩展MCU资源和开发周期——当然，如果客户本来就有自己成熟的WiFi模组方案，唯创知音同样可以提供参考案例和调用接口，方便客户自行开发上位机应用。

    三套方案放在一起看，其实是同一颗WT2003H芯片，配合不同层次的更新能力，服务于不同阶段的客户诉求：

方案一面向生产端，追求的是低成本、高可靠性的基础方案；

方案二把经销代理端和终端用户也纳入进来，靠一颗无线模组和一个App，让车辆出厂后依然保留更新提示音的灵活度；

方案三则希望把服务器、App、无线模组整合成一套体系，进一步替客户省掉重复开发的成本和周期。

对于新能源汽车这样还在快速演进的行业来说，"声音"这件小事背后，同样需要一整套能跟着客户需求灵活生长的技术方案，这也是唯创知音在低速报警器这个细分场景里，希望传递给大家的核心思路。