EYE ON NPI - Processador de áudio IA611 SmartMic #EyeOnNPI @DigiKey @KnowlesCorp #digikey

Para o EYE ON NPI desta semana vamos colocar um bug no seu ouvido, com o processador de áudio Knowles IA611 SmartMic (Ligação curta) – perfeito para fazer fones de ouvido inteligentes, fones de ouvido ou outros dispositivos de microfone de baixa potência. Já cobrimos muitos microfones antes, incluindo microfones MEMS, e eles sempre foram bastante simples: as ondas de áudio são detectadas, convertidas em voltagem e depois transmitidas por PDM, I2S ou analógico. Este microfone é particularmente bacana, pode produzir I2S ou PDM, mas também possui um processador DSP integrado que pode detectar palavras-chave mesmo em modos de suspensão ultrabaixos. Este chip foi projetado especificamente para fazer fones de ouvido inteligentes, mas funcionaria bem em qualquer produto alimentado por bateria que precise de ativação por voz

O controle de voz é bacana e está se tornando um padrão para automação residencial, controle de telefone ou fone de ouvido. (Assistente virtual) O controle de voz não possui botões complicados, é adaptável ao firmware e, claro, é viva-voz para que as pessoas possam usá-lo mesmo quando o dispositivo não estiver próximo, quando estiver ocupado com outras tarefas ou precisar de tecnologia de acessibilidade (Ligação).

A desvantagem é que os humanos têm o desagradável efeito colateral de falar sempre que lhes apetece, não apenas depois de pressionar um botão ou emitir um tom de frequência único. Portanto, chamar a atenção do dispositivo é um grande desafio de engenharia. Por um lado (ouvido?), você deseja que seu dispositivo seja realmente responsivo, então você precisa ouvir e analisar constantemente todo o áudio. Por outro lado, ouvir e processar áudio consome muita energia e, diferentemente do BLE, você não pode simplesmente acordar a cada 20 ms para ver se há um preâmbulo ou solicitar que a pessoa repita o comando constantemente (Ligação) – você realmente precisa ouvir o tempo todo.

Agora, se você tem muito orçamento e a capacidade de projetar silício personalizado, é claro que pode projetar seu próprio chipset, especificamente para detecção de áudio de baixo consumo de energia 'no limite' (Ligação). Mas é provável que você não tenha esse orçamento enorme. Em vez disso, você pode usar o Knowles IA611 (Ligação) – um microfone que faz todo o trabalho de DSP de baixa potência para você e pode ser programado com palavras de ativação personalizadas para o seu produto. Você ainda precisará coletar muitos dados de voz para garantir a cobertura de vários sotaques e pronúncias, mas pelo menos você pulará todo o trabalho complicado de DSP e coprocessador.

O IA611 tem o mesmo tamanho do seu microfone I2S/PDM de uso diário, mas possui muito mais pads. Eles podem ser combinados para serem controlados por I2C, UART ou SPI, de modo que praticamente qualquer processador possa interagir com o DSP interno. Para áudio, você pode ter I2S ou PDM, novamente muito flexível! A porta de dados é usada para baixar modelos de firmware/voz para o DSP, o que é feito na inicialização. No interior, o elemento do microfone está em modo de espera com consumo de energia ultrabaixo, aguardando a detecção do nível de áudio. Assim que houver algum áudio, ele entrará no modo de baixo consumo de energia, o suficiente para ouvir e detectar a palavra de ativação. Quando a palavra de ativação é detectada, uma interrupção é acionada no processador host e o sensro começa a gravar o áudio em um buffer interno. Dessa forma, quando o host estiver totalmente acordado, ele poderá ler os últimos 3 segundos de áudio e processar o comando na potência máxima. O microfone então faz a transição para um modo de passagem, basicamente um microfone I2S ou PDM normal, enquanto o poderoso processador host analisa os comandos mais complexos.

No geral, isso é um feito impressionante de engenharia 'ligeiramente manual' - a detecção da palavra de ativação é feita apenas na ultra-edge e, em seguida, desaparece quando o comando se transforma em um evento complexo de processamento de linguagem natural. Achamos que isso pode ser ótimo para produtos que precisam adicionar comunicações de voz de baixo consumo de energia e que precisam fazer isso rapidamente. Knowles fornece um SDK (Ligação) e um aplicativo de treinamento, você pode usá-lo para gerar modelos de voz que são carregados como arquivos binários no chip DSP por meio do software de exemplo executado em uma placa de avaliação SAMD21 (Ligação).

Tanto a placa de avaliação AI611 (Ligação) e processadores de áudio SmartMic AI611 simples estão disponíveis e em estoque na Digi-Key agora mesmo! Se o seu produto possui controle de wake-word nas especificações de design e você deseja evitar 6 meses de dor de cabeça no desenvolvimento, o SPK2611HM7H (Ligação) é o ajuste perfeito a um ótimo preço. Encomende alguns hoje e você poderá integrá-los ao seu produto amanhã à noite.

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