CI-96Z 金手指离线语音模组完全指南：小体积旗舰的量产之选

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前言

在智能语音产品开发的硬件选型中，封装形式往往是一个被忽视但至关重要的因素。传统的排针模组虽然便于原型开发，但在大规模 SMT 生产线中却面临效率瓶颈。CI-96Z 系列金手指模组正是为此而生——它将旗舰级的语音识别能力与适合贴片生产的金手指封装完美结合，成为智能家电、照明控制等领域的高性价比量产方案。

本文将全面解析 CI-96Z 系列模组的技术特性、硬件设计要点、开发流程及应用实战，帮助开发者快速掌握这款面向量产的语音模组。

一、模组定位与核心规格

1.1 产品定位

CI-96Z 系列是 CI 系列中的金手指封装旗舰型号，其核心定位可概括为：

维度特点
封装形式金手指 SMD22/DIP22，适合 SMT 贴片生产
识别性能97% 综合识别率，与 CI-95C 旗舰相当
词条容量1000 条（CI 系列最大容量）
Flash 存储8M（CI 系列最大）
特色功能支持蓝牙小程序 OTA 修改语音指令
适用场景智能家电、照明、门锁、玩具等大规模量产产品

1.2 型号对比

CI-96Z 系列目前有两个子型号：

参数CI-96Z61CI-96Z62
芯片型号CI1361CI1361
Flash 容量8MB8MB
命令词支持~1000 条~1000 条
SRAM288KB288KB
适合场景基础语音控制复杂多功能产品

选型建议：根据官方模块性能对比表，CI-96Z61/62 均支持 1000 条词条、8MB Flash。两者主要差异在于具体配置和成本，选择时请参考最新官方规格书。

1.3 快速规格一览

指标分类参数项规格
核心性能AI 运算内核BNPU V3.5 神经网络加速器
CPU32 位高性能 CPU，最高 210MHz
综合识别率97%
存储资源SRAM288KB
Flash8MB（官方参数）
音频能力麦克风配置双麦
AEC 回声消除✗（双麦算法支持，但无内部 AEC）
功放输出2.4W @ 5V 4Ω
电源特性供电范围3.6V ~ 5.5V
待机电流~45mA
工作电流>500mA（带 4Ω 喇叭）
机械参数封装形式金手指 SMD22/DIP22
模组尺寸21 × 15mm

1.4 高级功能支持

功能支持情况
自然说✓ 系统自动泛化 + 用户指定泛化
声纹识别✓ 支持男女声纹识别
声源定位✓ 限双 MIC 型号
哭声检测✓ 适用于婴童监护产品
鼾声检测✓ 适用于健康监护产品
文字转语音 (TTS)✓ 本地语音合成
自学习功能✓ 支持中英文自学习指令
蓝牙/小程序✓ OTA 修改语音指令
支持语言中文、英文、日文、韩语

二、硬件设计要点

2.1 金手指接口说明

CI-96Z 采用金手指封装设计，不支持插拔式连接，需要通过焊接方式集成到 PCB 上。

接口定义

引脚类型引脚名称功能说明
电源5V、GND模组供电，支持 3.6-5.5V 宽电压
音频输出SPK+、SPK-喇叭输出，内置 2.4W 功放
麦克风输入MIC+、MIC-差分麦克风输入
串口通信RX0/TX0、RX1/TX1双路 UART，最高 3M 波特率

安装方式

┌─────────────────────────────────────┐
│         CI-96Z 金手指模组            │
│  ┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐      │
│  │ 5 │ 4 │ 3 │ 2 │ 1 │   │   │      │
│  ├───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤      │
│  │SPK│SPK│MIC│MIC│GND│...│5V │      │
│  │ + │ - │ + │ - │   │   │   │      │
│  └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘      │
│     ←──── 21mm ────→ × 15mm         │
└─────────────────────────────────────┘

安装方案对比：

方式优点缺点推荐场景
竖直焊接连接可靠，成本低不可拆卸维修原型验证
SMD 贴装适合大规模生产需要钢网和回流焊设备量产产品
板对板连接器可拆卸维护增加连接器成本需要模块化设计

2.2 电源设计

┌─────────────┐
   5V ───┤  CI-96Z     ├────────→ VCC (3.6-5.5V)
         │  模组        │
   GND ──┤             ├────────→ GND
         └─────────────┘
              │
              ├─ 10μF  ─┬─ GND
              └─ 100nF ─┘

设计要点：

  1. 独立供电：建议使用独立的 LDO 或 DC-DC + LDO 为模组供电
  2. 滤波电容：在 VCC 引脚附近放置 10μF + 100nF 滤波电容
  3. 接地设计：数字地与模拟地单点汇合，避免大电流回流经过音频前端

2.3 声学设计

麦克风布局

  • 差分走线并包地处理
  • 麦克风孔应有良好密封性，防止气漏
  • 麦克风与喇叭之间应有声学隔离（如减震棉）

功放电路

  • 功放电路应远离麦克风电路，避免电磁干扰
  • 喇叭线建议使用屏蔽线或双绞线

2.4 接口防护

  • UART/IO：预留 TX/RX 测试点以便调试升级
  • ESD 防护：对外接口建议放置 ESD 保护器件
  • 防静电：焊接和生产过程中注意防静电保护

三、固件配置全流程

3.1 创建产品

  1. 登录 智能公元平台（smartpi.cn）
  2. 进入「产品管理」→「所有产品」
  3. 点击「创建产品」
  4. 选择产品类别（如「灯具」→「照明灯」）
  5. 选择场景：纯离线方案
  6. 选择模组：CI-96Z61 (CI13161) 或 CI-96Z62 (CI13162)

3.2 版本配置步骤

产品创建后，按照以下 9 个步骤完成固件配置：

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    固件配置步骤                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ ① 前端信号处理  → 麦克风配置、声学模型、产品特性         │
│ ② Pin 脚配置    → GPIO、PWM、UART 等端口配置            │
│ ③ 唤醒词自定义  → 配置唤醒词和灵敏度                     │
│ ④ 自选协议配置  → 自定义通信协议（可选）                 │
│ ⑤ 命令词自定义  → 配置语音控制命令                       │
│ ⑥ 发音人配置    → TTS 语音播报参数                       │
│ ⑦ 其它配置      → 开机播报、超时退出、主动退出           │
│ ⑧ 个性化音频    → 上传自定义音频文件                     │
│ ⑨ 优化配置      → 高级参数微调                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

3.3 前端信号处理（关键）

麦克风配置

选项说明
单 MIC适用于单麦克风硬件配置
双 MIC更好的降噪效果，需确认硬件支持

声学模型选择

根据产品应用场景选择专用模型，可以显著提升识别准确率：

场景推荐模型
通用照明中文灯具通用 Pro
风扇控制中文风扇通用 Pro
窗帘控制中文窗帘通用 Pro
智能门锁中文门锁通用 Pro5
安静环境安静环境模型
抗干扰低误识别模型

注意：不同模型占用 Flash 空间不同，CI-96Z61 (1M Flash) 建议选择占用 0.6M 或更小的模型。

产品特性

特性说明
语音识别 + 自学习支持用户自定义命令词
语音识别 + 深度降噪高噪声环境优化
语音识别 + AEC 打断支持语音打断播报（限单 MIC）
语音识别 + 声纹识别支持男女声纹识别

3.4 Pin 脚配置

通过可视化配置自动生成控制代码，无需手写固件：

功能类型应用场景
GPIO 输出控制继电器、LED 指示灯
PWM 输出调光、调速控制
UART 通信与主控 MCU 交互
变量控制状态管理、逻辑控制

3.5 命令词配置

命令词容量限制

  • CI-96Z61：最大 100 条命令词
  • CI-96Z62：最大 300 条命令词

免唤醒命令词

支持配置部分命令为「免唤醒」，无需先说唤醒词即可直接识别。注意：唤醒词 + 免唤醒命令词总数不能超过 20 条。

灵敏度调节

级别效果
低误识别少，但可能漏识别
中平衡识别率和误识别率（推荐）
高识别更灵敏，但误识别概率增加

四、特色功能：蓝牙小程序 OTA

4.1 功能概述

CI-96Z 系列最大的亮点之一是 支持通过蓝牙小程序进行 OTA 升级和配置，这意味着：

  • 无需拆机即可修改语音指令
  • 无需重新烧录固件
  • 支持远程参数调整

4.2 支持的操作

操作说明
词表配置在线修改唤醒词和命令词
参数调整调整识别阈值、音量等参数
固件升级通过蓝牙推送新固件

五、典型应用场景

5.1 智能照明

功能示例：

// 伪代码示例
void on_voice_command(int cmd_id) {
    switch(cmd_id) {
        case CMD_LIGHT_ON:
            gpio_set_level(PIN_RELAY, 1);
            play_voice("灯已打开");
            break;
        case CMD_LIGHT_OFF:
            gpio_set_level(PIN_RELAY, 0);
            play_voice("灯已关闭");
            break;
        case CMD_BRIGHTNESS_UP:
            pwm_set_duty(PIN_PWM, brightness + 20);
            break;
    }
}

命令词设计：

唤醒词命令词动作
小智小智打开台灯继电器吸合
小智小智关闭台灯继电器断开
小智小智调亮一点PWM 占空比增加
小智小智调暗一点PWM 占空比减小

5.2 智能家电（茶吧机/风扇）

控制逻辑：

  1. 用户说出唤醒词：「你好小智」
  2. 设备回复：「我在」
  3. 用户说出命令：「烧水」
  4. 设备执行：GPIO 输出高电平 → 继电器吸合 → 加热器工作
  5. 设备播报：「正在烧水」

5.3 串口透传方案

对于需要对接主控 MCU 的场景，CI-96Z 可作为语音协处理器：

┌─────────────┐      UART      ┌─────────────┐
│   CI-96Z    │ ←──────────→  │   主控 MCU   │
│ 语音识别模块 │   命令 ID     │  (STM32/ESP) │
└─────────────┘               └─────────────┘
      │                              │
      ├─ GPIO（直接控制）              ├─ 执行业务逻辑
      └─ SPK（语音播报）              └─ 驱动显示屏/传感器

串口协议格式：

0xAA 0x55 [CMD] [LEN] [DATA] [CS]
字段说明
0xAA 0x55帧头
CMD命令字/命令词 ID
LEN数据长度
DATA数据内容
CS校验和

六、烧录与调试

6.1 工具准备

工具说明
CH340 驱动USB 转串口驱动
烧录软件固件烧录工具
串口调试工具日志查看与命令调试

6.2 烧录步骤

  1. 硬件连接：连接 UART 接口（RX/TX/GND/5V）
  2. 打开烧录软件：选择对应的 .bin 固件文件
  3. 配置参数：选择正确的 COM 端口和波特率
  4. 执行烧录：点击烧录，等待进度完成
  5. 验证结果：复位设备并测试语音功能

七、常见问题排查

7.1 模组焊接相关

Q：CI-96Z 金手指接口是否支持插拔式连接？ A：不支持。CI-96Z 设计为焊接固定，并非为插拔使用，目前也没有配套的金手指插槽。如需更换模块，建议设计可拆卸的连接方案或使用转接板。

7.2 固件配置相关

Q：命令词数量超出限制怎么办？ A：检查是否超过模组支持的上限。根据官方模块性能对比表，CI-96Z61/62 均支持 1000 条词条。建议根据实际业务需求合理规划词表结构。 Q：Pin 脚配置不生效？ A：确认引脚号与实际硬件一致，注意部分引脚存在功能复用，配置错误可能导致功能冲突。

7.3 语音调优相关

问题可能原因解决方案
识别不灵敏灵敏度设置过低在「优化配置」中提高阈值
误识别多灵敏度设置过高在「优化配置」中降低阈值
某个命令词识别差命令词与唤醒词相似在「特定命令词阈值」中单独调整

八、与其他模组的选型对比

特性CI-96ZCI-03TCI-95CSU-03T
封装形式金手指排针排针排针
识别率97%95%97%90%
词条数1000300100040
Flash8M2M4M1M
蓝牙小程序✓✗✓✗
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