EYE ON NPI - Procesador de audio SmartMic IA611 #EyeOnNPI @DigiKey @KnowlesCorp #digikey

Para el EYE ON NPI de esta semana, vamos a poner un error en su oído, con el procesador de audio Knowles IA611 SmartMic (Enlace corto): Perfecto para fabricar auriculares inteligentes, auriculares u otros dispositivos de micrófono de baja potencia. Hemos cubierto muchos micrófonos antes, incluidos los micrófonos MEMS, y siempre han sido bastante sencillos: las ondas de audio se detectan, se convierten en voltaje y luego se transmiten a través de PDM, I2S o analógico. Este micrófono es particularmente ingenioso, puede emitir I2S o PDM, pero también tiene un procesador DSP incorporado que puede detectar palabras clave incluso en modos de suspensión ultrabajos. Este chip está diseñado específicamente para fabricar auriculares inteligentes, pero funcionaría bien en cualquier producto a batería que necesite activación por voz.

El control por voz es ingenioso y se está convirtiendo en un estándar para la automatización del hogar, el control de teléfonos o auriculares. (Asistente virtual) El control por voz no tiene botones complicados, es adaptable al firmware y, por supuesto, es manos libres para que la gente pueda usarlo incluso cuando el dispositivo no está cerca, cuando está ocupado por otras tareas o necesita tecnología de accesibilidad (Enlace).

La desventaja es que los humanos tienen este desagradable efecto secundario de hablar cuando les da la gana, no solo después de presionar un botón o emitir un tono de frecuencia único. Por lo tanto, llamar la atención del dispositivo es un gran desafío de ingeniería. Por un lado (¿oído?), Desea que su dispositivo sea realmente receptivo, por lo que debe estar escuchando y analizando todo el audio constantemente. Por otro lado, escuchar y procesar audio consume mucha energía y, a diferencia de BLE, no puedes simplemente despertarte cada 20 ms para ver si hay un preámbulo o pedirle a la persona que repita el comando constantemente (Enlace) - realmente tienes que escuchar todo el tiempo.

Ahora, si tiene un montón de presupuesto y la capacidad de diseñar silicio personalizado, por supuesto puede diseñar su propio chipset, específicamente para la detección de audio de baja potencia 'en el borde' (Enlace). Pero, lo más probable es que no tenga ese presupuesto enorme. En su lugar, puede utilizar Knowles IA611 (Enlace): Un micrófono que hace todo el trabajo DSP de baja potencia por usted y puede programarse con palabras de activación personalizadas para su producto. Aún necesitará recopilar una gran cantidad de datos de voz para asegurarse de cubrir varios acentos y pronunciaciones, pero al menos omite todo el complicado trabajo de DSP y coprocesador.

El IA611 tiene el mismo tamaño que el micrófono I2S / PDM de todos los días, pero tiene muchas más almohadillas. Estos se pueden mezclar para ser controlados por I2C, UART o SPI, por lo que casi cualquier procesador puede interactuar con el DSP en el interior. Para audio, puede tener I2S o PDM, ¡de nuevo muy flexible! El puerto de datos se utiliza para descargar modelos de firmware / voz al DSP, lo que se realiza en el arranque. En el interior, el elemento del micrófono está en modo de suspensión de energía ultrabaja, esperando que se detecte el nivel de audio. Una vez que hay algo de audio, se activa en un modo de bajo consumo, suficiente para escuchar y detectar la palabra de activación. Cuando se detecta la palabra de activación, se activa una interrupción en el procesador host y el sensor comienza a grabar audio en un búfer interno. De esa manera, cuando el host está completamente despierto, puede leer los últimos 3 segundos de audio y procesar el comando a plena potencia. Luego, el micrófono pasa a un modo de paso, básicamente un micrófono I2S o PDM normal, mientras que el potente procesador host analiza los comandos más complejos.

En conjunto, esto es una hazaña impresionante de ingeniería: la detección de la palabra de activación se realiza solo en el extremo superior y luego se desliza hacia la derecha cuando el comando se convierte en un evento complejo de procesamiento del lenguaje natural. Creemos que esto podría ser excelente para productos que necesitan agregar comunicaciones de voz de bajo consumo y necesitan hacerlo rápido. Knowles proporciona un SDK (Enlace) y una aplicación de entrenamiento, luego puede usar eso para generar modelos de voz que se cargan como archivos binarios en el chip DSP a través del software de ejemplo que se ejecuta en una placa de evaluación SAMD21 (Enlace).

Tanto la placa de evaluación AI611 (Enlace) y los procesadores de audio AI611 SmartMic están disponibles y en stock en Digi-Key ahora mismo. Si su producto tiene control de palabra de activación en las especificaciones de diseño y desea ahorrarse 6 meses de angustia de desarrollo, el SPK2611HM7H (Enlace) es el ajuste perfecto a un precio excelente. Ordene algunos hoy y podrá diseñarlos en su producto mañana por la noche.

Fuente: https://blog.adafruit.com/2021/04/08/eye-on-npi-ia611-smartmic-audio-processor-eyeonnpi-digikey-knowlescorp-digikey/