【产品】启英泰伦研发的高性能神经网络智能语音芯片CI1301，采用3代BNPU技术，可实现语音识别、深度学习降噪等功能

CI1301是启英泰伦研发的新一代高性能神经网络智能语音芯片，集成了启英泰伦自研的脑神经网络处理器BNPU V3和CPU内核，系统主频可达220MHz，内置高达640KByte的SRAM，集成PMU电源管理单元和RC振荡器，集成双通道高性能低功耗Audio Codec和多路UART、IIC、IIS、PWM、GPIO、PDM 等外围控制接口。芯片仅需少量电阻电容等外围器件就可以实现各类智能语音产品硬件方案，性价比极高。 

CI1301使用工业级设计标准，具有较高的环境可靠性，芯片工作温度范围在-40℃到+85℃之间，符合MSL3级湿敏等级，符合IEC 61000-4-2的4KV接触放电试验标准，符合FCC电磁兼容标准，符合RoHS和REACH环保标准。

CI1301采用了启英泰伦的3代BNPU技术，该技术支持DNN\TDNN\RNN\CNN等神经网络及并行矢量运算，可实现语音识别、声纹识别、命令词自学习、语音检测及深度学习降噪等功能，具备强劲的回声消除和环境噪声抑制能力。该芯片方案还支持汉语、英语、日语等多种全球语言，可广泛应用于家电、照明、玩具、可穿戴设备、工业、汽车等产品领域，实现语音交互及控制和各类智能语音方案应用。该芯片因Flash容量的原因仅支持较小声学模型，命令词仅支持100条以内，应用于正常家居中等噪声场景。如方案有更多命令词需求或强噪声环境应用的，请用CI1302或CI1303芯片。CI1301因Flash容量的原因如支持声纹识别，则不支持语音识别，如想既支持声纹识别又支持语音识别，请用CI1303或CI1306芯片。

芯片规格

CI1301芯片功能框图如下图所示

产品特点

●脑神经网络处理器BNPU V3 

-采用3代硬件BNPU技术，支持DNN\TDNN\RNN\CNN等神经网络及并行矢量运算，可实现语音识别、声纹识别、命令词自学习、语音检测及深度学习降噪等功能

●CPU 

- 32位高性能CPU，运行频率最高支持220MHz 

- 32-bit单周期乘法器，支持DSP扩展加速 

● 存储器 

- 内置640KB SRAM 

- 内置512bit eFuse 

- 内置1MB Flash 

●音频接口 

- 内置高性能低功耗Audio Codec模块，支持双路ADC采样和单路DAC播放

- 支持Automatic Level Control (ALC)功能 

- 支持8kHz/16kHz/24kHz/32kHz/44.1kHz/48kHz采样率 

- 支持一路IIS音频扩展通路 

- 支持一路PDM接口，可对接单个或两个数字MEMS麦克风

●电源管理单元PMU

- 内置3个高性能LDO，无需外加电源芯片，外围仅需少量阻容器件

- 支持5V供电直接输入，供电范围最小支持3.6V输入，最大支持5.5V输入

●时钟 

- 内置RC振荡器，也支持外接晶体振荡器；开发者可根据不同应用方案选择采用内置RC或者外接晶体作为芯片时钟源

●SAR ADC 

- 1路12bit SAR ADC输入通道，采样频率可达1MHz

●外设和定时器 

- 3路UART接口，最高可支持3M波特率 

- 1路IIC接口，可以外接IIC器件进行扩展 

- 6路PWM接口，灯控和电机类应用可直接驱动 

- 内置4组32-bit timer 

- 内置1组独立看门狗（IWDG） 

- 内置1组窗口看门狗（WWDG）

●GPIO 

- 支持10个GPIO口，可以作为主控IC使用 

- 每个GPIO口可配置中断功能，支持上下拉可配置 

- 部分GPIO支持宽压5V电平信号直接通信，无需外接电平转换

●软件开发支持 

- 提供完整软件开发包、应用方案示例和语音开发平台在线制作固件等功能，详情请访问：https://aiplatform.chipintelli.com

●固件烧录和保护 

- 支持UART

●EMC和ESD 

- 良好EMC设计，支持FCC标准 

- 内部ESD增强设计，可通过4KV接触放电试验

●RoHS和REACH 

- 采用环保材料，支持通过RoHS和REACH测试

●封装和工作温度范围 

- 封装形式：SSOP24，尺寸为长8.6mm，宽6mm，高1.64mm 

- 工作环境温度：-40℃到85℃

电气特性

Note1：芯片内置的RC振荡器会随环境温度变化产生一定的温漂。该时钟温漂可能对需要高精度时钟的应用，或者与上位机串口通信的准确率带来影响。 

Note2：应用方案需要高精度时钟的，或者需要进行串口通信且环境温度范围超过-10到70℃的，建议采用外部晶振作为时钟源，工作环境温度可以达到或超过工业标准规格。如采用内部RC振荡器作为时钟源，串口通信波特率必须小于或等于115200bps，同时与上位机串口波特率之间总偏差不得超过4%，以保证良好通信。工作环境温度为-10到70℃的，配合的上位机串口波特率偏差在该温区须不超过±1.5%。如工作环境温度为-20到85℃的，上位机串口波特率偏差在该温区须不超过±1%。 

Note3：当上位机为免晶振设计时，需要尽量减小通讯误差。启英泰伦可提供串口波特率自适应方案，该方案需要在串口协议中增加一个握手指令，并且上位机保证在收到该握手指令的50ms内会按照协议要求回复。增加该自适应方案后，产品可以用于工作环境温度为-20到85℃的场景。

订购信息

应用方案

应用参考电路图

CI1301芯片外围仅需要少量器件就可以支持各类语音应用。针对语音部分，该芯片可以支持单麦克风差分输入或单麦克风单端输入，也可以选择是否需要AEC回声消除功能。用户可以根据设计的应用方案功能、功耗和成本要求选择合适的电路，下面对该芯片一个最简单的应用参考电路图做具体描述。

图6-1：CI1301最简单方案的应用参考电路图

上图为CI1301一个支持单麦克风差分输入和功放输出的最简应用方案电路图。该芯片可以采用5V直接供电，用户可按照上图中对应的外围器件规格来进行设计。

原理图设计时如果要考虑板级在线升级功能，可以将UART0引脚引出，以方便PCB板贴片完成后通过UART0对主芯片内部的Flash进行固件升级。芯片的PA4（PG_EN）引脚内部带上拉，上电默认为升级模式，开机后要检测外部UART0口发来的升级信号，如果有则直接启动升级。芯片默认的开机时间因为增加了升级模式的检测而延长，大概约850mS；如果用户对开机时间有很高的要求，可以将PA4脚引出，增加两个2.2KΩ的下拉电阻到地，两个2.2KΩ电阻连接的中间增加一个测试点，此时芯片开机为正常模式，开机时间大概约350mS，可以缩短开机时间。如果此时要在线升级可以通过外部给两个2.2KΩ电阻连接的中间测试点供高电平，将PA4引脚拉高，再通过UART0升级。 

该芯片方案可选用差分麦克风设计或单端麦克风设计，推荐采用上图中的差分麦克风设计。如果用户对成本有要求，可以将上图中麦克风部分修改为单端麦克风设计，可以比差分麦克风少使用一些被动器件，但该方式仅推荐应用在麦克风线长小于20厘米的场合中，否则会因为线太长，抗干扰效果不够，导致语音识别效果没有差分麦克风设计的方式好。上图中功放采用的是AB类的功放，推荐采用8002 功放芯片，用户也可以按照方案的要求自行选择功放芯片，如果不需要功放功能时也可以去掉该部分电路以降低成本。

用户如果有AEC回声消除功能的需求，可以利用一个麦克风输入通道来接AEC的模拟信号输入。用户如果对方案的功耗没有特殊要求时，建议直接采用芯片内部的PMU供电，如果有功耗要求，可以采用增加外部DCDC芯片给芯片1.1V供电，以降低功耗。芯片的UART口均支持5V通信，上图中的UART0口是接的3.3V信号，如果要接5V，在UART0的RX和TX管脚外围增加连接到5V的上拉电阻即可，不用额外增加电压转换电路。