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

Per l'EYE ON NPI di questa settimana vi metteremo una cimice nell'orecchio, con il processore audio Knowles IA611 SmartMic (Link breve) – perfetti per realizzare cuffie, auricolari o altri dispositivi microfonici a basso consumo intelligenti. Abbiamo già trattato moltissimi microfoni, compresi i microfoni MEMS, e sono sempre stati piuttosto semplici: le onde audio vengono rilevate, convertite in tensione, quindi trasmesse tramite PDM, I2S o analogico. Questo microfono è particolarmente elegante, può emettere I2S o PDM ma ha anche un processore DSP integrato in grado di rilevare parole chiave anche in modalità di sospensione ultra-bassa. Questo chip è progettato specificamente per realizzare auricolari intelligenti, ma funzionerebbe bene in qualsiasi prodotto alimentato a batteria che necessiti di attivazione vocale

Il controllo vocale è ingegnoso e sta diventando uno standard per la domotica, il controllo del telefono o delle cuffie. (Assistente Virtuale) Il controllo vocale non ha pulsanti complicati, è adattabile al firmware e, naturalmente, è a mani libere, quindi le persone possono utilizzarlo anche quando il dispositivo non è nelle vicinanze, quando è occupato da altre attività o necessita di tecnologia di accessibilità (Link).

Il lato negativo è che gli esseri umani hanno questo brutto effetto collaterale di parlare ogni volta che ne hanno voglia, non solo dopo aver premuto un pulsante o emesso un tono di frequenza unico. Quindi, attirare l’attenzione del dispositivo è una grande sfida ingegneristica. Da un lato (orecchio?), vuoi che il tuo dispositivo sia davvero reattivo, quindi devi ascoltare e analizzare costantemente tutto l'audio. D'altra parte, l'ascolto e l'elaborazione dell'audio consumano molta energia e, a differenza di BLE, non puoi semplicemente svegliarti ogni 20 ms per vedere se c'è un preambolo o chiedere alla persona di ripetere costantemente il comando (Link) – devi davvero ascoltare tutto il tempo.

Ora, se disponi di un sacco di budget e della capacità di progettare silicio personalizzato, puoi ovviamente progettare il tuo chipset, in particolare per il rilevamento audio "on the edge" a bassa potenza (Link). Ma è probabile che tu non disponga di un budget così massiccio. Invece, puoi utilizzare Knowles IA611 (Link) – un microfono che fa tutto il lavoro DSP a bassa potenza per te e può essere programmato con parole di attivazione personalizzate per il tuo prodotto. Avrai comunque bisogno di raccogliere molti dati vocali per assicurarti di coprire vari accenti e pronunce, ma almeno salterai tutto il nodoso lavoro del DSP e del coprocessore.

L'IA611 ha le stesse dimensioni del tuo microfono I2S/PDM di tutti i giorni ma ha molti più pad. Questi possono essere combinati per essere controllati da I2C, UART o SPI, quindi praticamente qualsiasi processore può interfacciarsi con il DSP interno. Per l'audio, puoi avere I2S o PDM, ancora una volta molto flessibile! La porta dati viene utilizzata per scaricare firmware/modelli vocali sul DSP, operazione che viene eseguita all'avvio. All'interno, l'elemento del microfono è in modalità di sospensione a bassissimo consumo, in attesa che venga rilevato il livello audio. Una volta che c'è dell'audio, si riattiva in modalità a basso consumo, sufficiente per ascoltare e rilevare la parola di attivazione. Quando viene rilevata la parola di attivazione, viene attivato un interrupt sul processore host e il sensore inizia a registrare l'audio in un buffer interno. In questo modo, quando l'host è completamente sveglio, può leggere gli ultimi 3 secondi di audio ed elaborare il comando a piena potenza. Il microfono passa quindi alla modalità pass through, fondamentalmente un normale microfono I2S o PDM, mentre il potente processore host analizza i comandi più complessi.

Nel complesso si tratta di un'impresa impressionante di "leggerezza" ingegneristica: il rilevamento delle parole di attivazione viene eseguito solo all'ultra-edge e poi scivola via proprio mentre il comando si trasforma in un complesso evento di elaborazione del linguaggio naturale. Riteniamo che questo potrebbe essere ottimo per i prodotti che necessitano di aggiungere comunicazioni vocali a basso consumo e devono farlo velocemente. Knowles fornisce un SDK (Link) e un'app di formazione, puoi quindi utilizzarla per generare modelli vocali che vengono caricati come file binari sul chip DSP tramite il software di esempio eseguito su una scheda di valutazione SAMD21 (Link).

Sia la scheda di valutazione AI611 (Link) e i processori audio SmartMic AI611 semplici sono disponibili e in stock presso Digi-Key in questo momento! Se il tuo prodotto prevede il controllo delle parole d'attivazione nelle specifiche di progettazione e vuoi risparmiarti 6 mesi di problemi di sviluppo, SPK2611HM7H (Link) è la soluzione perfetta ad un ottimo prezzo. Ordinane un po' oggi e potrai inserirlo nel tuo prodotto entro domani sera.

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