通信接口电路模块主要是三个部分：一是以太网通信接口，我们选择W5300实现以太网通信，但是我们直接利用已有的以太网通信模块实现，所以这一部分只需对照以太网模块的接口制作相应的接口即可；二是USB接口，本设计选用的是CH378Q，可以快速读写U盘中的文件，与计算机通信。最后是串口通信，由电平转换芯片SP3223实现，含两个驱动器、两个接收器。系统组成框图如下图。

图 2。2  MEMS麦克风阵列处理系统组成框图

电源模块主要目的是为麦克风、芯片、接口供电。电源分为数字电源与模拟电源，两者不可混用。经过统计，整个系统需要的电源有6种，数字部分为5V、3。3V、1。8V，模拟部分为12V、5V、3。3V。因此系统接入12V数字电源，经过π型滤波可获得模拟电源12V。数字12V经过开关电源芯片TPS5430转换为数字5V，再经过AMS1117固定电压版稳压器输出数字3。3V与1。8V。模拟12V经过AMS1117可调版本获得模拟5V。模拟5V用于CODEC供电，因为CODEC对于电源精度要求较高，因此选用可调版本，输出的模拟电压可经过校准之后再接入系统中。模拟5V再通过AMS1117固定电压版转换为模拟3。3V。电源模块组成框图如下图。

图 2。3  电源模块组成框图

3 系统硬件设计

3。1 硬件原理图设计

3。1。1 MEMS麦克风阵列模块

本设计中选择的是由山东共达电声（GETTOP）出品的模拟MEMS麦克风MA-BFA423，体积为3。762。951。1mm，带有MAXRF保护。MA-BFA423工作稳定性好，能抵御一定程度的高湿、热冲击、震动、掉落的影响。

MEMS麦克风有4个引脚，如下图所示，引脚1为VDD，引脚2和3是GND，引脚4是输出。

图3。1   MEMS麦克风MA-BFA423引脚图（底面视图）文献综述

MEMS麦克风工作电压范围是1。5V~3。3V，推荐的典型工作电压为2V。为了简化电源模块的设计，麦克风最终采用模拟3。3V电压供电，在电源接入MEMS麦克风前，加上一组10μF和0。1μF的电容滤波，大电容用于稳定工作电压，小电容用于去除高频毛刺，保证麦克风稳定工作。输出阻抗为200Ω，为了实现阻抗匹配，在输出引脚处可增加200Ω下拉电阻。MEMS麦克风输出直流偏置为1。7~1。8V，采用1μF的滤波电容即可，信号在接入信号调理电路之前进行滤波。另外，在电源输入接口处接入信号指示灯提示MEMS麦克风工作状态。

MEMS麦克风阵列电路如下图：

图3。2  MEMS麦克风阵列模块原理图

3。1。2 主控电路模块

主控芯片是STM32F103VET6，封装为LQFP-100。工作电压范围是2。0V~3。6V，本设计中采用数字3。3V供电，电源引脚需接0。1μF退耦电容，引脚100需另接4。7μF有极性电容。

STM32F103VET6集成了3个SPI 接口，其中两个可设置为半双工I2S模式。I2S （Inter-IC Sound）是集成电路内置音频总线，包括I2S_WS、I2S_CK 、I2S_SD三个引脚，分别代表、串行时钟、串行数据。I2S接口用于与ADC数字输出接口相连。

芯片内部调试选用了SWD接口替代了JTAG（Joint Test Action Group，联合测试工作组）接口。JTAG接口是标准接口，需要占用5个I/O口，分别为JTCK、JTMS、JTDI、JTDO和NJTRST。参考表3。1可知，JTAG接法会占用I2S接口。而SWD接口只需要SWCLK与SWDIO引脚就可以下载并调试代码，下载速度快，在高速模式下可靠性更高，占用PCB的空间也更小。JLINKV6、JLINKV7、ULINK2等常用仿真器均支持SWD模式。STM32F103VET6用于JTAG接口的输入引脚均内置较小的上拉或者下拉电阻，因此原理图设计时不需要再添加上拉或者下拉电阻。

表 3。1  重要引脚功能复用