EYE ON NPI – IA611 โปรเซสเซอร์เสียง SmartMic #EyeOnNPI @DigiKey @KnowlesCorp #digikey

สำหรับ EYE ON NPI ของสัปดาห์นี้ เราจะนำเสนอข้อบกพร่องในหูของคุณด้วย Knowles IA611 SmartMic Audio Processor (ลิงค์สั้น) - เหมาะสำหรับทำชุดหูฟังอัจฉริยะ earpods หรืออุปกรณ์ไมโครโฟนที่ใช้พลังงานต่ำอื่นๆ เราเคยพูดถึงไมโครโฟนมากมายก่อนหน้านี้แล้ว รวมถึงไมโครโฟน MEMS และมันก็ค่อนข้างตรงไปตรงมา: ตรวจพบคลื่นเสียง แปลงเป็นแรงดันไฟฟ้า จากนั้นส่งผ่าน PDM, I2S หรือแอนะล็อก ไมโครโฟนนี้มีความเก๋ไก๋เป็นพิเศษ มันสามารถส่งออก I2S หรือ PDM แต่ก็มีโปรเซสเซอร์ DSP ในตัวที่สามารถตรวจจับคำหลักได้แม้ในโหมดสลีปต่ำมาก ชิปนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการสร้างเอียร์พอดอัจฉริยะ แต่จะทำงานได้ดีในผลิตภัณฑ์ที่ใช้แบตเตอรี่ซึ่งต้องเปิดใช้งานด้วยเสียง

การควบคุมด้วยเสียงนั้นยอดเยี่ยมและกำลังกลายเป็นมาตรฐานสำหรับระบบอัตโนมัติภายในบ้าน โทรศัพท์ หรือการควบคุมชุดหูฟัง (ผู้ช่วยเสมือน) การควบคุมด้วยเสียงไม่มีปุ่มที่ยุ่งยาก ปรับเฟิร์มแวร์ได้ และแน่นอนว่าเป็นแบบแฮนด์ฟรี ดังนั้นผู้คนจึงสามารถใช้งานได้แม้ในขณะที่อุปกรณ์ไม่ได้อยู่ใกล้ ๆ เมื่องานอื่น ๆ หรือต้องการเทคโนโลยีการช่วยสำหรับการเข้าถึง (ลิงค์).

ด้านลบคือมนุษย์มีผลข้างเคียงที่น่ารังเกียจของการพูดเมื่อใดก็ตามที่พวกเขารู้สึกเช่นนั้น ไม่ใช่แค่หลังจากกดปุ่มหรือเปล่งเสียงความถี่ที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้น การดึงดูดความสนใจของอุปกรณ์จึงเป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมครั้งใหญ่ ในแง่หนึ่ง (หู?) คุณต้องการให้อุปกรณ์ตอบสนองได้ดีมาก ดังนั้นคุณต้องฟังและวิเคราะห์เสียงทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง ในทางกลับกัน การฟังและประมวลผลเสียงนั้นสิ้นเปลืองพลังงานมาก และต่างจาก BLE คุณไม่สามารถปลุกทุกๆ 20 ms เพื่อดูว่ามีคำนำหรือขอให้บุคคลนั้นทำซ้ำคำสั่งอย่างต่อเนื่อง (ลิงค์) – คุณต้องฟังตลอดเวลาจริงๆ

ตอนนี้ หากคุณมีงบประมาณมากมาย และความสามารถในการออกแบบซิลิคอนแบบกำหนดเอง คุณสามารถออกแบบชิปเซ็ตของคุณเองได้ โดยเฉพาะสำหรับการตรวจจับเสียง 'บนขอบ' ที่ใช้พลังงานต่ำ (ลิงค์). แต่มีโอกาสที่คุณจะไม่มีงบประมาณจำนวนมาก คุณสามารถใช้ Knowles IA611 (ลิงค์) – ไมโครโฟนที่ทำงานกับ DSP ที่ใช้พลังงานต่ำทั้งหมด และสามารถตั้งโปรแกรมด้วยคำปลุกที่กำหนดเองสำหรับผลิตภัณฑ์ของคุณ คุณยังต้องรวบรวมข้อมูลเสียงจำนวนมากเพื่อให้แน่ใจว่าคุณครอบคลุมสำเนียงและการออกเสียงที่หลากหลาย แต่อย่างน้อยคุณข้ามงาน DSP และตัวประมวลผลร่วมทั้งหมด

IA611 มีขนาดเท่ากับไมโครโฟน I2S/PDM ในชีวิตประจำวันของคุณ แต่มีแผ่นรองมากขึ้น สิ่งเหล่านี้สามารถ muxed ให้เป็น I2C, UART หรือ SPI ที่ควบคุมได้ ดังนั้นโปรเซสเซอร์แทบทุกชนิดสามารถเชื่อมต่อกับ DSP ภายในได้ สำหรับเสียง คุณสามารถมี I2S หรือ PDM ได้อีกครั้ง ยืดหยุ่นมาก! พอร์ตข้อมูลใช้เพื่อดาวน์โหลดเฟิร์มแวร์/โมเดลเสียงไปยัง DSP ซึ่งจะทำตอนบู๊ต ภายในองค์ประกอบไมโครโฟนอยู่ในโหมดสลีปที่ใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษเพื่อรอการตรวจจับระดับเสียง เมื่อมีเสียงบางอย่าง เสียงจะปลุกเข้าสู่โหมดพลังงานต่ำ ซึ่งเพียงพอที่จะฟังและตรวจจับคำปลุกได้ เมื่อตรวจพบคำปลุก การขัดจังหวะจะถูกทริกเกอร์บนตัวประมวลผลโฮสต์ และเซ็นเซอร์จะเริ่มบันทึกเสียงลงในบัฟเฟอร์ภายใน ด้วยวิธีนี้ เมื่อโฮสต์ตื่นเต็มที่ จะสามารถอ่านเสียง 3 วินาทีสุดท้ายและประมวลผลคำสั่งอย่างเต็มกำลัง จากนั้นไมโครโฟนจะเปลี่ยนเป็นโหมดส่งผ่าน โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นไมโครโฟน I2S หรือ PDM ปกติ ในขณะที่ตัวประมวลผลโฮสต์ที่ทรงพลังจะวิเคราะห์คำสั่งที่ซับซ้อนมากขึ้น

ทั้งหมดนี้เป็นผลงานที่น่าประทับใจของ 'มือเล็ก ๆ น้อย ๆ' ทางวิศวกรรม – การตรวจจับคำปลุกทำได้เฉพาะที่ขอบพิเศษ และจากนั้นจะหลุดออกไปทันทีเมื่อคำสั่งกลายเป็นเหตุการณ์การประมวลผลภาษาธรรมชาติที่ซับซ้อน เราคิดว่านี่อาจเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเพิ่มการสื่อสารด้วยเสียงที่ใช้พลังงานต่ำและต้องทำอย่างรวดเร็ว Knowles ให้ SDK (ลิงค์) และแอปฝึกอบรม คุณสามารถใช้สิ่งนั้นเพื่อสร้างโมเดลเสียงที่อัปโหลดเป็นไฟล์ไบนารีไปยังชิป DSP ผ่านซอฟต์แวร์ตัวอย่างที่ทำงานบนบอร์ด eval ของ SAMD21 (ลิงค์).

ทั้งกระดานประเมินผล AI611 (ลิงค์) และตัวประมวลผลเสียง AI611 SmartMic เปล่ามีวางจำหน่ายแล้วที่ Digi-Key ตอนนี้! หากผลิตภัณฑ์ของคุณมีการควบคุมคำปลุกในข้อกำหนดการออกแบบ และคุณต้องการช่วยตัวเอง 6 เดือนแห่งความเสียใจในการพัฒนา SPK2611HM7H (ลิงค์) เหมาะอย่างยิ่งในราคาที่ดี สั่งซื้อวันนี้และคุณสามารถออกแบบให้เป็นผลิตภัณฑ์ของคุณได้ภายในพรุ่งนี้เย็น

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