摘要：在智能机器人、安防云台、寻声小车、会议设备项目开发中，声源定位是一个高频需求。传统方案大多需要 4~6 颗麦克风阵列，硬件布局空间大、调试复杂，还需要 MCU 跑定位算法。AR1105 是芯慧创推出的三麦阵列六向音源定位 DSP 模组，仅使用 3 颗数字 MEMS 麦，硬件直接输出 6 路 IO 电平指示声源方向，无需 SDK、无需算法开发，降低闻声辨位产品开发门槛。本文基于规格书，从产品概述、电气参数、引脚定义、系统接线、麦克风阵列设计、测试套件、硬件踩坑、应用场景完整梳理，方便硬件、嵌入式工程师快速选型落地。
标签：# 声源定位 #AR1105 #麦克风阵列 #DSP #嵌入式硬件 #闻声定位

一、项目背景

很多做智能交互类产品会遇到声源定位开发痛点：

1. 传统声源定位方案，需要 4‑6 颗麦克风，占用 PCB 面积大，小型设备很难放下；
2. 需要 MCU 运行 TDOA 定位算法，算法调试难度高，开发周期长；
3. 既要输出声源方向，又要输出原始音频，软硬件耦合复杂；
4. 麦克风一致性、阵列间距、摆放角度对定位效果影响巨大，新手调试无从下手。

AR1105 模组把声源定位 DSP 算法全部硬件化，仅 3 颗数字麦克风，实现圆周 6 个扇区定位（0°/60°/120°/180°/240°/300°）。模组直接输出 6 路 IO 高电平信号给到 MCU，MCU 只需要读取 IO 电平，就可以知道声音来自哪个方向；同时支持模拟 MIC_OUT 和 I2S 数字音频双路音频输出，拾取到的人声可以直接送给后端音频系统使用，不需要自己实现定位算法，非常适合机器人、寻声小车、摇头摄像头、会议设备快速开发CSDN博…。

重要提醒：AR1105只做音源方向识别，模组本身不带降噪、回声消除、波束成型功能，输出的音频是麦克风原始拾取音频，如果需要降噪，后端需要搭配 A‑68 这类语音预处理模块。

二、AR1105 核心规格参数

表格

参数	指标
供电电压	DC +4V ~ +6.5V，1 脚 + 5V 输入
工作电流	28‑31mA，适合电池供电设备
定位方式	3 麦阵列，圆周六向，间隔 60°；IO 高电平有效输出
数字麦时钟	714KHz（低功耗 PDM 时钟）
IO 逻辑电平	3.3V 输出电平
拾音距离	10cm‑200cm（配套‑29dBFS 麦克风）
模拟音频输出	MIC_OUT，输出阻抗 10KΩ，最大 1Vrms
I2S 数字音频	主模式，16KHz，16bit 标准 I2S 格式
工作温度	-20℃ ~ +85℃
模块尺寸	37mm × 26mm，2.54mm 半孔焊盘，支持排针焊接
麦克风阵列要求	3 颗数字麦等边三角形排布，拾音孔间距严格 10mm

⚠️关键提示：阵列麦克风间距、摆放形态直接决定定位准确率，随意修改间距会导致定位错乱。

三、引脚功能要点（开发高频重点）

脚位	名称	关键说明
1	+5V	模块主电源输入，4‑6.5V 直流供电
2	GND	电源地
3‑8	0°、60°、120°、180°、240°、300°	声源方向 IO 输出，高电平有效，哪个引脚输出高电平代表声音落在该角度扇区，给到 MCU 外部 IO 读取；角度起点可自定义
9	IO1	预留 IO，上电高电平，启动完成变为低电平，默认做电源状态指示
10	IO0	预留 IO，可扩展使用
11	GND	模拟音频地
12	MIC_OUT	模拟音频输出，阵列采集原始音频，最大 1Vrms，不能直接驱动喇叭
15‑17	LRCK、BCLK、MIC_DOUT	I2S 数字音频输出，处理后音频数字信号，主机作为 I2S 从模式接收数据
19	+3V3	给外部数字麦克风供电输出
20	GND	数字麦电源地
21‑24	CLK0、DAT0、CLK1、DAT1	PDM 数字麦克风时钟与数据引脚；MIC0 端口可挂载 2 颗数字麦，通过麦克风 L/R 引脚选择声道

补充：12 脚模拟音频与 17 脚 I2S 数字音频同时输出，项目中按需选择其中一路使用即可。

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四、系统硬件连接逻辑

整体系统分为三大部分：AR1105 定位模组 + 3 颗 PDM 数字麦克风阵列 + 主控 MCU 主板。

1. 电源部分：1 脚 + 5V、2 脚 GND 给模组供电；模组 19 脚输出 3.3V 给三颗数字 MEMS 麦克风供电。
2. 麦克风连接：三颗 PDM 数字麦接到 CLK0/DAT0、CLK1/DAT1；其中 MIC0 端口可接 2 颗麦，MIC1 端口接 1 颗麦，构成 3 麦阵列。
3. 定位信号链路：3‑8 脚共 6 路角度 IO 输出，直接接到 MCU 普通 GPIO 输入引脚；MCU 轮询 GPIO，检测哪一路为高电平，即可获取声源方向。
4. 音频链路（可选）
   • 模拟方案：12 脚 MIC_OUT 输出模拟音频接入 Codec 的 MIC 输入；
   • 数字方案：15/16/17 脚 I2S 接到后端 Codec 的 I2S 接收端口。

注意：模组不需要任何控制指令，上电启动完成之后就自动持续定位输出，无 I2C、SPI 配置接口，零配置使用。
上电启动时间 7‑9 秒，启动阶段 IO 输出无效，需要等待启动完成再读取角度信号。

五、麦克风阵列硬件设计（重中之重）

定位效果好坏 80% 取决于麦克风阵列 PCB 与结构设计，这也是很多项目调试翻车的地方。

1. 麦克风选型要求

1. 必须选用相同型号的 PDM 数字 MEMS 麦克风；
2. 推荐灵敏度：‑26dBFS 或‑29dBFS；麦克风灵敏度误差控制 ±1dBFS 以内；
3. 优先选用底部进声孔封装，PCB 开孔，保证三颗麦克风拾音孔在同一个平面，减少声学差异。

2. 阵列排布硬性约束

1. 三颗麦克风必须等边三角形排布，拾音孔中心间距严格 10mm；
2. 不要随意放大 / 缩小间距，间距改动会直接破坏定位算法，出现方向识别错乱；
3. 三颗麦克风声学环境尽量保持一致，不要有外壳遮挡、单边开孔大小不一致。

官方配套参考阵列板型号：3DMIC‑291，已经做好等边三角 10mm 间距布局，可以直接评估参考。

六、官方测试套件介绍（前期评估必看）

官方提供完整评估套件，方便前期验证定位效果，套件包含三块板：

1. AR1105 核心模组：DSP 声源定位主板；
2. 3DMIC‑291 三麦阵列小板：已经按规范做好 3 颗数字麦等边 10mm 间距；
3. AR‑6LED 圆形测试底板：集成 LED 角度指示灯、TYPE‑C 供电、排针接口，用于调试演示。

套件装配流程

1. 将 3DMIC‑291 麦克风阵列板插在 AR‑6LED 圆形底板正面；
2. AR1105 核心模组焊接 / 插接到 AR‑6LED 底板背面；
3. TYPE‑C 接入 5V 电源供电；
4. 上电 7‑9 秒启动：启动阶段中间红色 LED 常亮；启动完成切换蓝色 LED；
5. 在板子周围不同方位播放声音，对应角度的 LED 点亮，直观验证六向定位效果。

评估通过之后，再移植到自己产品 PCB，避免直接投板踩坑。

七、硬件设计踩坑总结（调试高频问题）

1. ❌错误：麦克风阵列间距不满足 10mm 等边三角形。✅必须严格按照规格书 10mm 等边三角布局，否则定位方向错乱。
2. ❌错误：使用不同型号、灵敏度差异很大的麦克风。✅三颗麦克风型号必须一致，灵敏度差异尽量控制 ±1dBFS。
3. ❌错误：上电立刻读取 IO 角度信号。✅模组上电启动 7‑9 秒，启动期间 IO 输出无效，软件需要延时等待初始化完成。
4. ❌错误：把 MIC_OUT 模拟输出直接接喇叭。✅MIC_OUT 输出是麦克风电平信号，输出阻抗 10KΩ，必须接 Codec 的 MIC 输入，不能直接驱动扬声器。
5. ❌错误：以为模组自带降噪消回音。✅AR1105 只做声源方向定位，输出原始音频，没有降噪；需要降噪要后级增加语音处理模块（例如 A‑68）。
6. ❌错误：麦克风选用侧面进声，外壳结构导致三颗麦声学环境不一致。✅优先底部进声孔 PCB 开孔，三颗麦无遮挡，声学条件一致。
7. ❌错误：数字麦克风 L/R 选择引脚悬空。✅PDM 麦克风左右声道引脚不能悬空，必须接 GND 或者 3.3V，否则麦克风无法正常输出数据。
8. ❌期望：可以输出任意角度数值。✅模组只输出 6 个离散扇区 IO 电平，输出 0°/60°/120°/180°/240°/300°，不输出连续角度数值。
   

八、典型应用场景清单

• 机器人领域：玩具机器人、工业机器人，闻声转头转向；
• 智能小车：音源寻迹智能小车，跟随声源运动；
• 安防监控：智能摇头摄像头，闻声转向追踪声源、报警设备；
• 会议设备：多人视频会议设备，识别说话人方向；
• 语音交互设备：语音识别拾音方向引导；
• 录音采集设备：人声定向采集。

九、小结

AR1105 最大优势就是用最少麦克风硬件，把声源定位算法全部封装到模组内部，MCU 只需要简单读取 GPIO 电平就拿到声源扇区方向，没有复杂 SDK，大幅降低闻声定位产品开发难度。

很多工程师调试定位效果差，不是模组本身问题，大多是麦克风选型、阵列间距、结构声学、上电启动延时没有处理到位。建议项目前期优先使用官方 3DMIC‑291+AR‑6LED 套件做效果评估，验证定位效果后，再做自己产品 PCB 设计；同时要注意，该模组只负责定位，音频降噪、回声消除功能需要外接语音处理模组实现。

资料来源：芯慧创 AR1105 V1.0 规格书，硬件调试经验。