AR1105 三麦六向声源定位模组硬件解析与工程实践

0 摘要

声源定位是智能机器人、安防追踪、语音交互设备的重要基础能力。传统方案大多依赖 4‑6 颗麦克风阵列，需要主控实现 TDOA 时延估计算法，开发门槛高、PCB 占用面积大。AR1105 是一款 DSP 集成的六向音源定位模组，仅外接 3 颗数字 MEMS 麦克风，即可完成 360° 圆周六扇区声源识别，直接输出 IO 电平方位信号，同时支持模拟、I2S 数字音频输出，无需 SDK 与算法移植，适合快速产品原型开发与中小批量量产。本文基于规格书，从原理、硬件参数、接口定义、测试方案、工程踩坑要点多维度做工程化解析，供嵌入式开发者参考CSDN博...。

1 产品原理与核心特性

AR1105 内部集成 DSP 声学处理内核，外部需要搭配3 颗数字麦克风，拾音孔间距严格 10mm 等边三角形排布。模组利用每两颗麦克风组合形成的心形指向波束，DSP 对比多组波束能量，将 360° 划分为 6 个 60° 扇区（0°、60°、120°、180°、240°、300°）。识别到声源后，对应角度 IO 引脚输出 3.3V 高电平，持续刷新方位信息交付后端 MCU 读取处理，不再需要主控做复杂声学运算。

重要：模组仅完成声源方位识别；内部不集成降噪、回声消除、波束增强算法，音频预处理功能需要后端电路实现。

关键电气指标

表格

参数	规格
供电电压	DC +4V ~ +6.5V
工作电流	28‑31mA
IO 输出电平	3.3V 高电平有效
拾音距离	10cm‑200cm（配套‑29dBFS 麦克风）
I2S 音频	16kHz，16bit，主模式
工作温湿度	-20℃~+85℃，相对湿度＜90%
物理尺寸	37mm × 26mm，半孔焊盘 + 排针双安装

2 硬件接口说明

模组一共 24Pin，分为电源、方位 IO 输出、音频输出、数字麦驱动四组。

1. 电源引脚：1 脚 + 5V 输入，2、11、20 为 GND；19 脚输出 + 3.3V，专门给外部数字麦克风供电。
2. 方位 IO 输出（3‑8 脚）：分别对应 0°/60°/120°/180°/240°/300°，检测到该方向声源输出高电平，MCU 直接读取 GPIO 电平即可获取方向。
3. 音频输出

• 12 脚MIC_OUT：模拟音频输出，阻抗 10kΩ，最大输出 1Vrms；
• 15 (LRCK)、16 (BCLK)、17 (MIC_DOUT)：I2S 数字音频输出；

模拟输出与 I2S 数字音频可同时输出，项目中按需选用其中一路即可。

1. 麦克风驱动端口（21‑24）：CLK0、DAT0、CLK1、DAT1，输出 714kHz 时钟，用于外接 3 颗数字 MEMS 麦克风。MIC0 端口可挂载 2 颗麦克风，通过声道配置实现双麦接入。

3 系统硬件连接与配套测试套件

系统链路：3 颗数字 MEMS 麦克风 → AR1105 模组 DSP 运算 → 角度 IO 电平信号 + 音频信号输出 → 后端 MCU / 音频处理主板。

官方提供两套配套套件，用于快速验证功能：

1. 3DMIC‑291 三麦阵列板：已经完成 10mm 等边三角布局，三颗数字麦焊接完毕，免去自己画板调试阵列结构；
2. AR‑6LED 圆形测试底板：集成电源 Type‑C 输入、LED 方位指示灯，提供排针引出全部 IO 与音频信号。

装配流程：

1. 将 3DMIC‑291 阵列板插接在 AR‑6LED 测试底板正面；
2. AR1105 模组插接焊接在 AR‑6LED 底板背面定位区域；
3. Type‑C 接入 5V 电源，上电启动时间 7‑9s，启动阶段红灯常亮；完成初始化后转为蓝灯。
4. 在模组周边发声，底板方位 LED 跟随声源位置切换点亮，直观验证六向定位效果。

4 工程设计避坑要点（实际开发必看）

1. 麦克风选型 优先选用底部进声孔 MEMS 数字麦，PCB 开孔安装，保证三颗麦克风处于同一平面。推荐灵敏度‑26dBFS 或者‑29dBFS，灵敏度误差控制 ±1dBFS 以内，麦克风一致性差会直接带来定位漂移。
2. 阵列几何约束 三颗麦克风拾音孔必须严格保持10mm 等边三角形排布。修改间距、改变几何形状，定位性能会显著劣化甚至失效，不建议随意改动阵列结构。
3. 开发门槛说明 模组不提供 SDK、不需要移植软件算法。开发者只需要读取 6 路 IO 的高低电平；音频通路直接使用模拟输出或者 I2S 输出即可，大幅缩短项目周期。
4. 功能边界认知 该模组只输出原始拾取音频，无降噪消回音。如果做语音识别项目，降噪、AEC 回声消除需要在后端 MCU 或者音频 Codec 完成处理。

5 典型应用场景

• 工业机器人、玩具机器人：循声转向、声源跟踪摇头；
• 智能小车：声源寻向运动控制；
• 安防监控：智能摇头摄像头，声源触发追踪预警；
• 多人视频会议设备，录音拾取设备；
• 工控监听、语音交互类产品原型验证。

6 总结

AR1105 采用 3 麦实现六向声源定位，把复杂的麦克风阵列声源定位算法封闭在板载 DSP 内部，对外转化为简单 GPIO 电平信号。牺牲了高精度角度分辨率，换取更低 BOM 成本、更小 PCB 面积、零算法开发成本，非常适合对角度精度要求为扇区级别的嵌入式产品。开发者重点管控麦克风选型、阵列几何尺寸，即可快速完成听声辨位功能落地。

标签：#声源定位 #嵌入式硬件 #DSP音频 #MEMS麦克风 #单片机