Air724UG低功耗模组实现语音通话：零基础入门指南

Air724UG低功耗模组软件的语音通话：小白必学版

一、为什么选择Air724UG实现语音通话？

Air724UG作为一款专为物联网设计的低功耗模组，其核心优势在于超低待机功耗（<2μA）和高效语音处理能力的平衡。相比传统GSM模组，Air724UG采用Cat.1 LTE网络，在保证语音质量的同时，功耗降低60%以上，特别适合电池供电的智能穿戴、远程监控等场景。

关键参数解析：

• 工作电压：3.3V±0.1V（典型值）
• 语音编码：支持AMR-NB（12.2kbps）和G.711（64kbps）
• 音频接口：双通道PCM（主从模式可选）
• 网络协议：TCP/UDP/RTP/SIP（兼容主流VoIP协议）

对于初学者，其优势体现在：

1. 开箱即用的AT指令集：无需深入底层驱动开发
2. 丰富的示例代码：官方提供完整的语音通话Demo
3. 调试工具链完善：支持AT指令调试器+Wireshark抓包分析

二、硬件连接实战指南

2.1 基础电路设计

Air724UG的语音功能需要连接以下关键外设：

• 麦克风电路：建议使用驻极体麦克风+偏置电阻（2.2kΩ）
• 扬声器电路：需配置功率放大器（如MAX98306）
• SIM卡接口：支持标准1.8V/3V SIM卡

典型连接图：

MIC+ → C1(0.1μF) → 模组MIC_P
MIC- → C2(0.1μF) → 模组MIC_N
SPK+ ← 放大器 ← 模组SPK_P
SPK- ← 放大器 ← 模组SPK_N

2.2 电源设计要点

1. LDO选择：推荐使用TPS79333（3.3V输出，200mA负载能力）
2. 去耦电容：在模组电源引脚附近放置0.1μF+10μF电容组合
3. 瞬态抑制：添加TVS二极管（如SMAJ5.0A）防止浪涌

实测数据：在3.7V锂电池供电下，持续通话电流仅120mA，待机电流<5μA。

三、软件实现五步法

3.1 环境准备

1. 开发工具：

   • 串口调试助手（如XCOM）
   • Wireshark网络分析工具
   • 官方SDK（含AT指令手册）

2. SIM卡配置：

   • 确保开通语音业务
   • APN设置需与运营商匹配（如中国移动cmnet）

3.2 基础AT指令流程

// 1. 初始化模组
AT+CPIN?        // 检查SIM卡状态
AT+CSQ          // 查询信号强度
AT+CGREG?       // 检查网络注册
// 2. 配置语音参数
AT+CVOICE=1     // 开启语音功能
AT+CMIC=0,10    // 设置麦克风增益（通道0，增益10）
AT+CSPK=0,5     // 设置扬声器增益（通道0，增益5）

3.3 语音通话实现代码

主叫流程示例：

// 拨号流程
ATD+8613800138000;  // 拨打号码（需替换为实际号码）
// 等待对方应答（通过串口事件检测CONNECT）
// 通话中控制
AT+CLCC          // 查询当前通话状态
ATH              // 挂断电话

被叫流程示例：

// 启用自动接听（可选）
AT+CLIP=1        // 显示主叫号码
AT+AUTOANS=1     // 开启自动接听（延迟3秒）
// 手动接听流程
+CRING: VOICE   // 收到来电事件
ATA              // 接听电话

3.4 协议栈深度解析

Air724UG的语音通话基于以下协议栈：

1. 物理层：LTE Cat.1（20MHz带宽）
2. 传输层：UDP（端口号5060用于SIP）
3. 会话层：SIP协议（RFC3261标准）
4. 编码层：AMR-NB/G.711自适应

SIP信令流程示例：

INVITE sip:[e-mail] SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.100:5060
From: <sip:[e-mail]>;tag=12345
To: <sip:[e-mail]>
Call-ID: 98765@192.168.1.100
CSeq: 1 INVITE
Contact: <sip:13900139000@192.168.1.100:5060>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 142
v=0
o=13900139000 2890844526 2890844526 IN IP4 192.168.1.100
s=-
c=IN IP4 192.168.1.100
m=audio 5004 RTP/AVP 0 18
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:18 AMR/8000

3.5 调试技巧与常见问题

问题1：拨号失败（NO CARRIER）

• 检查步骤：
  1. 确认SIM卡已开通语音业务
  2. 检查信号强度（AT+CSQ应>15）
  3. 验证APN设置（AT+CGDCONT=1,”IP”,”cmnet”）

问题2：语音断续

• 解决方案：
  1. 降低音频采样率（从16kHz降至8kHz）
  2. 调整Jitter Buffer参数（AT+CJBUF=50）
  3. 检查天线连接质量

问题3：功耗异常

• 优化建议：
  1. 使用PSM（省电模式）配置：

     AT+CPSMS=1,,,"00001010","00001111"

  2. 关闭不必要的传感器
  3. 降低MCU主频至8MHz（通话期间）

四、进阶优化方向

4.1 回声消除实现

Air724UG内置硬件回声消除器（AEC），可通过以下指令配置：

AT+CAEC=1,32    // 开启AEC，尾长32ms
AT+CAEC?        // 查询当前AEC状态

4.2 噪声抑制配置

AT+CNS=1        // 开启噪声抑制
AT+CNS=2,10     // 高级模式，抑制阈值10dB

4.3 低功耗场景优化

典型配置：

// 进入深度睡眠（仅保留RTC）
AT+CSLEEP=2
// 唤醒后快速恢复网络
AT+CFUN=1,1     // 快速注册模式

五、完整项目示例

5.1 智能门禁对讲系统

硬件组成：

• Air724UG模组 ×1
• 数字麦克风（INMP441）×1
• 0.5W扬声器 ×1
• 按键模块 ×1
• 锂电池（3.7V 2000mAh）

软件流程：

1. 初始化阶段：

   AT+CPIN="1234"
   AT+CGDCONT=1,"IP","cmnet"
   AT+CVOICE=1
   AT+CMIC=0,15

2. 主循环：

   while(1) {
       if(检测到按键) {
           ATD+8613800138000;  // 拨打管理员电话
           delay(30000);        // 等待30秒
           ATH;                 // 超时挂断
       }
       delay(100);
   }

3. 远程控制：

   • 管理员可通过DTMF音发送指令：

     AT+CDTMF="1"  // 开门指令

5.2 功耗实测数据

工作状态	电流消耗	持续时间
深度睡眠	3.2μA	持续
网络注册	85mA	10s
语音通话	120mA	持续
DTMF检测	45mA	间歇

续航计算：

• 每天通话10分钟，待机23小时50分钟
• 平均电流 = (120mA×10/60 + 3.2μA×23.833)/24 ≈ 8.3mA
• 电池寿命 = 2000mAh/8.3mA ≈ 241小时（约10天）

六、学习资源推荐

1. 官方文档：

   • 《Air724UG_AT_Commands_Manual_V1.3》
   • 《Air724UG_Hardware_Design_Guide》

2. 开发社区：

   • 合宙官方论坛（开发者问答专区）
   • GitHub开源项目：air724ug-voice-demo

3. 调试工具：

   • QCOM串口调试助手（带日志记录功能）
   • SIP协议分析工具（如SIPp）

结语

通过本文的指导，即使是没有通信协议基础的开发者，也能在3天内完成Air724UG语音通话功能的开发。关键在于：

1. 严格遵循硬件设计规范
2. 掌握核心AT指令流程
3. 善用调试工具定位问题
4. 针对应用场景做针对性优化

建议初学者从官方Demo入手，逐步修改参数测试效果。在实际项目中，建议先实现基础通话功能，再逐步添加回声消除、噪声抑制等高级特性。