EYE ON NPI - IA611 SmartMic Audio Processor #EyeOnNPI @DigiKey @KnowlesCorp #digikey

W tym tygodniu w ramach EYE ON NPI włożymy pluskwę do Twojego ucha za pomocą procesora audio Knowles IA611 SmartMic (Krótki link) – idealny do tworzenia inteligentnych zestawów słuchawkowych, słuchawek dousznych lub innych urządzeń mikrofonowych o małej mocy. Omówiliśmy już wiele mikrofonów, w tym mikrofony MEMS, i zawsze było to dość proste: wykrywane są fale audio, przekształcane na napięcie, a następnie przesyłane za pośrednictwem PDM, I2S lub analogowego. Ten mikrofon jest szczególnie fajny, może wysyłać sygnały I2S lub PDM, ale ma także wbudowany procesor DSP, który potrafi wykrywać słowa kluczowe nawet w bardzo niskich trybach uśpienia. Ten chip został specjalnie zaprojektowany do tworzenia inteligentnych słuchawek dousznych, ale dobrze sprawdzi się w każdym produkcie zasilanym bateryjnie, który wymaga aktywacji głosowej

Sterowanie głosowe jest fajne i staje się standardem w automatyce domowej, sterowaniu telefonem lub zestawem słuchawkowym. (Wirtualny asystent) Sterowanie głosowe nie ma żadnych kłopotliwych przycisków, można je dostosować do oprogramowania sprzętowego i oczywiście można korzystać z zestawu głośnomówiącego, dzięki czemu ludzie mogą korzystać z urządzenia nawet wtedy, gdy urządzenia nie ma w pobliżu, gdy jest zajęty innymi zadaniami lub potrzebuje technologii ułatwień dostępu (Połączyć).

Wadą jest to, że u ludzi występuje nieprzyjemny efekt uboczny polegający na mówieniu, kiedy tylko mają na to ochotę, a nie tylko po naciśnięciu przycisku lub wyemitowaniu tonu o unikalnej częstotliwości. Dlatego przyciągnięcie uwagi urządzenia jest dużym wyzwaniem inżynieryjnym. Z jednej strony (ucho?) chcesz, aby Twoje urządzenie naprawdę reagowało, więc musisz stale słuchać i analizować cały dźwięk. Z drugiej strony słuchanie i przetwarzanie dźwięku pochłania dużo energii i w przeciwieństwie do BLE nie można po prostu budzić się co 20 ms, aby sprawdzić, czy jest preambuła, ani żądać od osoby ciągłego powtarzania polecenia (Połączyć) – naprawdę trzeba cały czas słuchać.

Teraz, jeśli masz ogromny budżet i możliwość zaprojektowania niestandardowego układu krzemowego, możesz oczywiście zaprojektować własny chipset, specjalnie do wykrywania dźwięku o małej mocy „na krawędzi” (Połączyć). Ale są szanse, że nie masz tak ogromnego budżetu. Zamiast tego możesz użyć Knowles IA611 (Połączyć) – mikrofon, który wykonuje za Ciebie całą pracę procesora DSP o niskim poborze mocy i można go zaprogramować za pomocą niestandardowych słów aktywacji dla Twojego produktu. Nadal będziesz musiał zebrać dużo danych głosowych, aby upewnić się, że uwzględnisz różne akcenty i wymowę, ale przynajmniej pominiesz całą skomplikowaną pracę DSP i koprocesora.

IA611 ma ten sam rozmiar co zwykły mikrofon I2S/PDM, ale ma o wiele więcej padów. Można je multipleksować, aby sterować I2C, UART lub SPI, dzięki czemu prawie każdy procesor może łączyć się z wewnętrznym procesorem DSP. W przypadku dźwięku możesz mieć I2S lub PDM, znowu bardzo elastyczne! Port danych służy do pobierania oprogramowania sprzętowego/modeli głosu do procesora DSP, co odbywa się podczas rozruchu. Wewnątrz element mikrofonowy znajduje się w trybie uśpienia o bardzo niskim poborze mocy i czeka na wykrycie poziomu dźwięku. Gdy pojawi się dźwięk, budzi się w trybie niskiego poboru mocy, wystarczającym do nasłuchiwania i wykrywania słowa budzenia. Kiedy wykryte zostanie słowo budzące, w procesorze hosta wyzwalane jest przerwanie i sensro rozpoczyna nagrywanie dźwięku do wewnętrznego bufora. W ten sposób, gdy host będzie w pełni obudzony, będzie mógł odczytać ostatnie 3 sekundy dźwięku i przetworzyć polecenie z pełną mocą. Mikrofon przechodzi następnie do trybu przelotowego, w zasadzie normalnego mikrofonu I2S lub PDM, podczas gdy potężny procesor hosta analizuje bardziej złożone polecenia.

Całość stanowi imponujący wyczyn inżynieryjnej „drobnej ręki” – wykrywanie słów budzących odbywa się tylko na ultra-krawędzi, a następnie wymyka się, gdy polecenie zamienia się w złożone zdarzenie przetwarzania języka naturalnego. Uważamy, że może to być świetne rozwiązanie w przypadku produktów, które wymagają komunikacji głosowej o niskim poborze mocy i muszą to zrobić szybko. Knowles udostępnia SDK (Połączyć) i aplikacji szkoleniowej, możesz następnie użyć ich do wygenerowania modeli głosu, które zostaną przesłane jako pliki binarne do układu DSP za pomocą przykładowego oprogramowania działającego na płytce ewaluacyjnej SAMD21 (Połączyć).

Zarówno płyta ewaluacyjna AI611 (Połączyć) i same procesory audio AI611 SmartMic są już dostępne w magazynie w Digi-Key! Jeśli Twój produkt ma w specyfikacji konstrukcyjnej funkcję kontroli słów aktywacji i chcesz zaoszczędzić sobie 6 miesięcy bólu związanego z rozwojem, SPK2611HM7H (Połączyć) to idealne rozwiązanie w atrakcyjnej cenie. Zamów je już dziś, a jutro wieczorem możesz zaprojektować je w swoim produkcie.

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