无线话筒从入门到放弃（ESP8266/32+kt06系列芯片）

基于kt06xx系列芯片、以esp32-c3/esp8266系列的无线话筒及接收机，支持任意频率修改、话筒接收机自动配对等功能，支持通过wifi修改配置及OTA更新。

这个项目完全自制的只有接收机，话筒是买成品改的，接收机可以收几乎所有模拟信号的话筒

项目名字最开始叫 无线话筒从入门到全套 的
然后被信号和杂音虐了大半年 现在正式改名叫 无线话筒从入门到放弃
本项目内未完成的部分可能会在明年继续做

更新日志

• 2023年之前的进度：魔改话筒验证可行，接收机打了五六版板子全都信号特别差
• 2023.03.15 第一片KT0651勉强能用，但后面再焊的几片都失败
• 2023.03.20 换了个驱动，第一片可用的单通道KT0656M验证成功
• 2023.03.28 星火项目申请通过，继续画板子
• 2023.05.15 双通道KT0656M第一版验证，有各种问题，继续改
• 2023.05.21 带着全套DIY设备去办演出，成功
• 2023.05.28 双通道KT0656M第二版验证，除了天线和信号其他基本能用了
• 2023.05.30 KT0651找到BUG改完了；魔改话筒测试第二种方案
• 2023.06.14 KT0651可用；KT0656M底噪略大，需要整改
• 2023.07-09 加班，无暇顾及项目
• 2023.10 重做地平面和天线，信号有显著提升，基本可用
• 2023.11 调参，最后验证，预计月底会再带设备去办演出

项目介绍

主要选型

硬件选型：
发射端主控：ESP8266 （开始折腾发射端的时候C3还没发布呢）
接收端主控：ESP32-C3（有USB串口就是好啊）
射频芯片：昆腾微 KT06系列（市面上唯一有资料的单芯片模拟无线话筒方案）（当然一切得从八年前的我买了一块电路板开始）
耳放芯片：TI TPA6132（当时想的是TI是最好的，结果多一个QFN实现了雪上加霜）
显示屏：SSD1306/SSD1305 0.96寸OLED（真的会有人在这上面用彩屏吗）（哦真的有）
—
软件选型：
ESP-IDF+Arduino，两边的函数都有用到，主打一个扭曲
（其实是因为发射端最开始是用Arduino写的，但是纯Arduino开发C3有各种问题，包括休眠之类的参数调整，所以迁移到了IDF）
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上位机：
Node.js+Web，因为我本职是个前端

发射机

1. 魔改成品版

手持话筒买一套外壳加上运费还不如X夕夕买一整套话筒。因此这里选择直接购买成品，通过更换主控方式实现获得更多功能。

本项目将发射端更改为使用ESP8266作为主控，外接SSD1306/SSD1315 0.96寸OLED显示屏，并使用锂电池作为电源，可选TP4056充电管理。

固件支持的功能包括：

• 快速静音
• 任意频率调节
• 音量(增益)调节
• 发射功率调节
• 显示屏显示自定义ID（仅限英文，没有中文字库）
• 向本项目的接收机传输电量、静音状态等信息
• 与本项目的接收机配对（任意频率）
• 与KT0651接收机配对（需知道接收机的部分配置，可以通过本项目接收机抓取原装话筒发射的信号，也可通过编程器读取与KT0651相连的EEPROM芯片得到）
• 通过WiFI查看及配置参数；OTA更新固件
• 电源键高低点平有效都支持

在飞线安装前，需要拆除原话筒的主控和显示屏。由于板子上没有USB转TTL，建议提前给ESP8266刷入固件，否则后续刷固件比较麻烦。固件从附件下载后，直接刷入到ESP8266的0x0即可，首次刷入后，后续可以用Web界面对固件进行OTA升级，无需再次拆开话筒。

KT系列芯片基本通过i2c通信，因此去除原主控后需要从话筒主板上引出SDA、SCL信号线，除此之外还需要引出VCC、GND、电源单键开关所用的控制线（PWR_CTL）、两个按键线。如果运气好，买到的话筒板子上会把这些线都引出到调试点，可以几乎无需飞线；运气不好的话，要飞的线就比较多了。

接线前需要确认电源键、设置键是高还是低电平触发，目前仅有开关键支持切换触发方式，如果设置键是高电平触发，那我附带的固件可能不适合这个话筒；如果设置键是高触发，需要短接ESP8266的两个引脚，如图：

以下提供一种我买到的板子的接线图，这个板子已经把需要的信号都引出了，因此简单焊接就行。

我买到的另一种比较麻烦，需要先做一个飞线，将信号线飞到原有的调试引脚上，再从调试焊盘焊接连接线（这么操作可以尽可能的避免掉焊盘），这种不是很常见，就先不发图，如果有需要找线路的可以评论探讨。

除了焊接主控之外，还需要安装一个OLED屏幕，以及如果需要的话，连接锂电池和充电接口。完全连接好大概是这样：

飞线完成后，想办法把所有东西塞回去，就完工了。

很怪，但他能工作.jpg

KT0656M可以在470-960M的任何频率工作，但天线会影响在不同频率时的发射性能，所以调整频率的时候最好在原来话筒的频率范围内，否则信号可能会变得很差甚至根本发射不出去多少。

由于Flash空间充足，发射机提供了一个较为美观的Web界面，供用户调节。长这样：

2. 没成功的全自制

时间不够加对天线相关内容了解太少，遗憾未能实现，明年继续。

接收机

1. KT0651-简易自搜台接收机

这个和很多市面上买到的话筒的接收机是同一个东西，接收机不可配置，但可以和话筒配对，且可以自动搜台，市面上大部分的话筒都是支持30个频点。不过一开始仿制这个是因为做KT0656M的时候通信的杂音会串到音频去，后面解决了这个问题就没再迭代和制作了。

<center>又不是不能用版</center>

KT0651的搜台和配对原理如下：

由于KT0651的EEPROM配置缺乏文档，此处仅提供修改频率、设备ID、厂商ID的方式：
打开从EEPROM提取的文件（16K），找到0x3F00处，如图蓝框位置是起始频率：

后面的0x03e8是频率步进（1000 Hz，即1Mhz）；再后面的0x1e是频道数（30）；然后红框的0x88是厂商ID。这张图里的就是市面上常见的频率为640.5Mhz的话筒，大部分在咸鱼上卖的杂牌都是这个参数，附件中会提供这版的的配置，直接刷入EEPROM即可使用。

2. KT0656M-带屏幕多功能双通道接收机

也有单通道的，参见板子，此处不详细介绍

<center>加装天线·信号增强型</center>

调试接收机花的第一多的时间是焊接，当时焊接技术不熟练，各种接触不良，然后信号就特别差；然后是杂音，地隔离、差分信号先后做了多个版本，最后如果音频和电源是同一个设备（比如电脑供电的同时音频输出接电脑话筒口）时依然会有显著的干扰噪声，推测是从i2c串进来的，暂时未能解决，可以使用音频隔离器；最后就是信号，虽然用天线分析仪测试过了，但是KT芯片并未提供自身输出阻抗等信息，仿真和抓瞎差不多，所以最后是以实际接收信号为标准盲调的，目前测试效果是无遮挡距离100米左右，外置天线情况下显著强强于买话筒附赠的原装接收机（废话，天线比他长），内置天线情况下差不多，但远差于专业对照组（不过专业对照组是森海塞尔 EW 300 G2，拿来比较算是有点过分了）

硬件特性：

• 单通道版本为平衡输出，双通道版本为单端输出
• 支持电池/外接供电无缝切换，可选TP4056充电管理
• 预留内置/外置天线位
• 射频性能经过一定校准（使用NanoVNA），但是不是很准

固件特性：

• 同时支持单双通道，自适应UI
• 支持任意频率调整、音量调整
• 支持与本项目的发射机配对，发射机任意调整频率时接收机会同步调整（使用ESP-NOW，非UHF，需要话筒离接收机近一些）
• 支持显示发射机电量、静音、导频状态等信息（使用KT芯片自带数据信道）
• 查看发射机信号(RSSI)与SNR，在因SNR不足导致静音时显示提示
• 使用电池时会进入省电模式（降低屏幕数据刷新速度、减少ESP-NOW扫描时间窗口、主控休眠）
• 通过USB-CDC串口输出所有数据，可配合上位机软件远程监视状态（上位机没写完，先不发）

固件后续可能实现的特性：

• KT0656M自带的音效器（EQ、混响、防啸叫等）：手上甚至有数字调音台了，没必要做了，所以暂放
• 配合上位机，进行扫频和频谱分析
• 想不到了……

固件刷入方法：连接USB，通过ESP32 C3自带的USBCDC串口使用ESP Flash Download Tool直接刷入到0x0即可。后续更新固件也是相同的操作。如焊接的ESP32没有开启USBCDC功能，可以使用屏幕下方的六个调试触点使用TTL刷入。

实物展示&接收机版本迭代历史

因为没有特地拍过照片，所以拍的比较烂（

最开始是面包板

然后是《六层板》
（控制板+咸鱼买的有kt0656m芯片的接收板+话放板，每个两层）

半路跑去做的KT0651

单通道，算是噪声问题的第一次解决，差不多是这个时间觉得可以申请星火计划了，要不然会交不了差

双通道，但是偷懒选了双层板结果问题一堆，比如引入了奇怪的底噪

第一次带演出用的家伙，这时候设备还都不专业，后面买了一堆专业设备，话筒变成了最不专业的

加个外壳塞进口袋里，甚至可以当耳返用

二层板修改过程中尝试了一下以奇怪的方式安装内置天线，最后还是老实用了四层板，并加入内置天线支持

尝试了以奇怪的方式安装BNC座子以连接外置天线

目前的最终版，加入了BNC座子焊盘，现在有BNC、IPEX、内置天线三个座子，通过0欧电阻选一个
（申请了SMT，还没到）

其他

kt06xx系列芯片文档资料收集：https://github.com/xytoki/kt06xx
这应该是目前最全的资料收集了，其他地方要找基本都得花钱啥的。kt系列芯片存在版本区别，且其工作与驱动代码强相关，如遇信号差、音质差等情况可尝试更换驱动版本。如果有相关资料想要分享，欢迎给Repo PR。
固件在附件。

最后的题外话

整个项目基本是在瞎做，毕竟KT芯片资料不公开，挺大一部分坑都是靠抓现成产品的i2c包、猜没有注释的驱动代码和抄现成产品的电路板过活，不过结果比自己的预期好挺多的，甚至带这套设备去负责了演出调音，算是实现了业余调音这么多年来对自己做话筒的一个小期望。

图中板子使用的芯片是KT0603，这块板子在无数次焊接之后，已经光荣退役、差点就要牺牲了。上面的Repo里有0603可用的配置软件。和这个项目一起走来的还有一套森海塞尔 EW300 G2 接收机和腰包，一套国产740-790接收机和腰包，以及好几个帮我焊接过QFN的同学，在此一并表示感谢（

频率使用相关提醒

700+Mhz现在属于广电5G，目前仍有大量无线话筒设备跑在这个频段。本项目的接收机为实现能收其他品牌话筒，未启用导频静音参数，如工作在此频段，可能会受干扰。

另，理论上目前能完全合规使用的频率范围为470-510Mhz与630-698Mhz，虽然市面上很多设备工作在这个范围外，但仍建议使用这两个频段。

购买魔改用的话筒相关提醒

• 现在市面上卖的话筒会在一样的外形里用不一样的新品，除了KT系列之外，常见的还有BK系列芯片，两种芯片完全不兼容，不要买错
• 有些商家会把VHF话筒当UHF卖，甚至有走2.4g再甚至蓝牙的，不要买错
• 你问商家啥芯片，商家大概率不知道，都是渠道商，这些话筒基本都是贴牌的
• 如何保证100%买到？找频率是从 640.5Mhz - 669.5Mhz 或者610.5Mhz - 639.5Mhz、步进1Mhz的。这个频段的方案99%都是KT0641（兼容KT0646M）+KT0651。让商家拿个样品开个机录个频率切换，大部分商家都能。

演示视频

基本操作、发射机与接收机配对、双通道两个话筒共同使用