必学的低功耗模组Air724UG软件指南 | 语音通话示例！

一、Air724UG模组核心特性解析

Air724UG作为一款专为物联网设计的低功耗LTE Cat.1模组，其硬件架构集成了32位ARM Cortex-M4处理器（主频120MHz），支持LTE FDD/TDD双模通信，最大下行速率10Mbps。在语音通话场景中，其关键优势体现在：

超低功耗设计：待机功耗仅1.2mA，语音通话时平均功耗85mA（典型值），配合PSM（省电模式）和eDRX（扩展非连续接收）技术，可实现长达数周的续航。
语音处理能力：内置硬件编解码器，支持AMR-NB（6.5kbps/5.9kbps）、G.711（64kbps）等主流语音编码格式，端到端延迟控制在150ms以内。
接口兼容性：提供PCM/I2S数字音频接口，可直接连接MEMS麦克风和扬声器，简化外围电路设计。

二、开发环境搭建指南

2.1 硬件准备

核心板：Air724UG开发板（需确认包含音频编解码芯片）
音频模块：推荐使用MAX98357A类D音频放大器（I2S接口）
调试工具：USB转TTL串口模块（CH340/CP2102芯片）
电源：5V/2A电源适配器（确保供电稳定）

2.2 软件配置

固件烧录：
- 下载LuatOS-Air724UG固件包（版本≥V2.0.3）
- 使用QFlash工具进行烧录（波特率115200）
```
# 示例烧录命令（Linux环境）
python qflash.py -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -f LuatOS_Air724UG_V2.0.3.bin
```

开发环境：

安装VS Code + LuatIDE插件
配置串口终端（波特率115200，8N1）

创建项目目录结构：

/project
  ├── src/        # 主程序
  ├── lib/        # 依赖库
  └── config.json # 配置文件

三、语音通话实现核心代码

3.1 音频初始化

-- 初始化PCM接口（主设备模式）
sys.taskInit(function()
    local pcm_cfg = {
        mode = 0,       -- 主设备
        sample_rate = 8000,  -- 8kHz采样率
        word_length = 16,    -- 16位字长
        frame_length = 160,  -- 每帧160样本（20ms）
        tx_pin = 16,         -- PCM_TX引脚
        rx_pin = 17,         -- PCM_RX引脚
        clk_pin = 18,        -- PCM_CLK引脚
        fs_pin = 19          -- PCM_FS引脚
    }
    audio.pcm_init(pcm_cfg)
    -- 初始化语音编解码器（AMR-NB）
    local codec_cfg = {
        codec_type = audio.CODEC_AMRNB,
        bit_rate = 5900,     -- 5.9kbps
        dtx_enable = true    -- 启用不连续传输
    }
    audio.codec_init(codec_cfg)
end)

3.2 LTE语音呼叫流程

-- 建立语音呼叫
local function make_voice_call(number)
    local sim_id = 0  -- 使用SIM卡槽0
    local call_id = 0  -- 呼叫实例ID
    -- 设置语音承载（CSFB方式）
    mobile.set_voice_bearer(mobile.VOICE_BEARER_CSFB)
    -- 发起呼叫
    call_id = mobile.dial(sim_id, number)
    if call_id < 0 then
        log.error("Dial failed, error code:", call_id)
        return false
    end
    -- 等待呼叫建立（超时30秒）
    local timeout = 30000
    local start_time = sys.tick()
    while true do
        local state = mobile.get_call_state(sim_id, call_id)
        if state == mobile.CALL_STATE_ACTIVE then
            log.info("Call connected")
            return true
        elseif state == mobile.CALL_STATE_DISCONNECTED or 
               (sys.tick() - start_time) > timeout then
            log.error("Call failed or timeout")
            return false
        end
        sys.wait(100)  -- 100ms轮询间隔
    end
end

四、性能优化策略

4.1 功耗优化

动态调整采样率：在静音期将采样率从8kHz降至4kHz，可降低30%功耗

PSM模式配置：

-- 配置PSM参数（单位：秒）
local psm_cfg = {
    tau = 3600,     -- 活跃期时长
    active_time = 10 -- 活跃时间
}
mobile.set_psm(psm_cfg)

硬件加速：启用DSP协处理器进行语音编解码，CPU占用率可从45%降至18%

4.2 语音质量优化

回声消除：启用内置AEC（声学回声消除）算法
```
audio.set_aec(true, 128)  -- 启用AEC，尾长128ms
```

噪声抑制：配置NS（噪声抑制）级别

audio.set_ns(audio.NS_LEVEL_HIGH)  -- 高强度降噪

抖动缓冲：设置动态抖动缓冲（50-200ms）
```
audio.set_jitter_buffer(50, 200)
```

五、常见问题解决方案

5.1 呼叫建立失败

现象：返回错误码-2（网络拒绝）
原因：
- SIM卡未开通语音业务
- 基站不支持CSFB回落
解决：
1. 确认运营商已开通VoLTE/CSFB服务
2. 尝试更换基站覆盖更好的位置
3. 修改语音承载方式：
```
mobile.set_voice_bearer(mobile.VOICE_BEARER_IMS)  -- 尝试IMS方式
```

5.2 语音断续

现象：通话中每隔3-5秒出现1秒断音
原因：
- 抖动缓冲设置过小
- 网络包丢失率＞5%

解决：

增大抖动缓冲范围：
```
audio.set_jitter_buffer(80, 300)
```

启用前向纠错（FEC）：

audio.set_fec(true, 20)  -- 启用20%冗余度FEC

六、进阶应用场景

6.1 紧急呼叫功能

-- 紧急呼叫实现（无需PIN码）
local function emergency_call()
    local sim_id = 0
    local call_id = mobile.dial(sim_id, "112")  -- 国际紧急号码
    -- 强制使用2G网络（确保覆盖率）
    mobile.set_network_mode(mobile.NET_MODE_GSM_ONLY)
    -- 忽略SIM卡锁定状态
    mobile.set_pin_required(false)
    -- 其余呼叫流程同上...
end

6.2 双麦降噪实现

-- 配置双麦克风降噪
local function init_dual_mic()
    local mic_cfg = {
        main_mic = {pin = 12, gain = 12},  -- 主麦克风
        ref_mic = {pin = 13, gain = 8},    -- 参考麦克风
        algorithm = audio.DMIC_ALG_ADAPTIVE -- 自适应降噪
    }
    audio.dual_mic_init(mic_cfg)
    -- 设置降噪强度（0-100）
    audio.set_dual_mic_level(75)
end

七、开发资源推荐

官方文档：
- 《Air724UG硬件设计指南》
- 《LuatOS音频子系统API参考》
调试工具：
- QCOM工具：实时查看AT指令交互
- Wireshark：抓包分析SIP/RTP协议
参考设计：
- 合宙官方GitHub仓库：https://github.com/openLuat/LuatOS-Air724UG
- 语音通话示例工程：/demo/audio/voice_call

八、总结与展望

Air724UG模组在语音通话场景中展现了卓越的低功耗特性与稳定的通信能力，通过合理配置音频参数和网络策略，可实现接近传统2G语音模块的通话质量，同时功耗降低60%以上。未来随着3GPP R17标准中RedCap技术的普及，Air724UG的升级版本有望进一步压缩成本，成为物联网语音通信的主流选择。

对于开发者而言，掌握该模组的软件实现细节不仅意味着能快速完成产品原型开发，更能通过深度优化打造出具有市场竞争力的差异化产品。建议持续关注合宙官方发布的新固件版本，及时体验语音编解码算法改进带来的质量提升。

Air724UG低功耗模组实战：语音通话开发全解析