安森美半导体的音频方案实现超低功耗、具成本优势的语音交互应用

　　音频/语音用户接口（VUI）是未来人机交互的一个重要的新式趋势，将越来越多地用于智能家居操控、楼宇自动化、智能零售、联接的汽车、医疗等物联网笔直领域，这触及语音触发、辨认、处理技能，一起规划人员还面临怎么提高能效的挑战。针对本地和云端，安森美半导体都有相应的VUI计划，供给先进的语音触发、辨认、处理、操控等功用，具有超卓的核算才能和能效，确保杰出的用户体会。

 

　　VUI架构及分类

 

　　麦克风阵列的高级语音接口架构，本地处理需要进行说话人盯梢、语音增强，其中触及波束成形、唤醒词检测、声源定位、降噪、语音检测等技能，云端计划则触及自然语言处理。这以后，指令还需通过音频播映功用播映出来，一起需进行回声消除。

 

　　本地VUI以预存的词或句为辨认单位，说话人能够是特定用户也能够对错特定用户，而云端VUI根据人工智能进行语义了解和语音组成，说话人对错特定用户。本地VUI通过蓝牙联接网络，而云端VUI一般通过WiFi联接。本地VUI的功耗和信息泄露的风险相对更低，云端VUI具有更高的辨认率和扩展性。相对而言，本地VUI比云端VUI的功耗低。规划人员可根据特定使用需求决定是用本地VUI计划还是云端VUI计划。

 

　　本地VUI计划

 

　　根据本地VUI计划的特色，它必须能进行双向语音通讯，能辨认非特定用户语音，支撑足够的指令和多种语言，可灵活扩展，最好把波束成形和降噪等技能集成到单个芯片上以降低本钱和减小占位。如安森美半导体的单芯片计划LC823450，含双Cortex-M3核，集成数字信号处理（DSP）用作语音前端处理，SRAM供给1656k字节内存，无需装备辅佐内存芯片，含两个数字麦克风I/F接口、两个数模转换器，包含回音消除、降噪等先进功用，具有极高扩展性、小占位，功耗超低，若结合生态系统合作伙伴的语音操控技能如Sensory的TrulyHandsfree，支撑唤醒词和语音指令的定制，适用于家居自动化和音乐播映的语音交互。

 

　　本地VUI计划的一个示例使用框图及评价板。采用安森美半导体的超低功耗音频处理单芯片LC82345X、麦克风预扩大器FAN3852、低压降稳压器（LDO）NCP170、同步PWM开关降压稳压器NCP3170、单声道音频功率扩大器NCP2823。安森美半导体凭仗在电源办理的经历和专知，使这计划完成超低功耗，这是此计划与其他竞赛对手计划相比的一个优势。现有的计划尽管未集成WiFi、蓝牙双模的模块，但安森美半导体已收购了WiFi首领Quantenna，已具有相关技能，未来会考虑将WiFi模块也集成进去。

 

　　云端VUI计划

 

　　从使用场景来看，云端VUI除了进行语义了解和语音组成，还可推送各种服务，如智能语音帮手除了可播映音乐、讲故事，还支撑智能零售，如打车、叫外卖等。当时云端VUI的一个痛点是工作频率较高，需外接存储器和闪存，耗电量大，物料单（BoM）本钱高。安森美半导体的音频DSP系统单芯片（SoC）LC823455计划很好地处理了这些痛点问题，集成4M RAM，无需外部存储，除了CPU核外还含波束成形、降噪、回音消除功用，集成预完成的音频硬件（模数转换器、数模转换器及功放），降低BoM本钱，因降低时钟频率然后供给功耗优化的MCU，功耗超低，供给稳定的联接和极高扩展性，宽广的封装阵容支撑各种音频产品，如音乐播映器、录音器、智能家电、WiFi/蓝牙音箱等。

 

　　智能音箱参阅规划框图，此参阅规划根据LC823455，有4个ONA101V和1个ONA40功放，含USB-C PD源/汲接口，支撑Strata渠道，规划人员只需将此评价板刺进装有Strata的电脑，即可自动辨认并开端下载相关的一切文档及配套材料，包含原理图、布板、测验报告、用户攻略等，一起出现图形用户界面（GUI），显现一切相关参数和选项供工程师开端评价，协助加速和简化开发。此参阅规划目前支撑亚马逊Alexa语音服务，安森美半导体也在同我国国内一些语音服务商接洽，未来也会支撑国内语音帮手。这计划最明显的一个优势也是超低功耗，通过将其与竞赛对手计划的功耗进行测验，安森美半导体的计划功耗约为竞赛对手计划功耗的一半。

 

　　安森美半导体的移动及智能音箱音频技能/知识产权

 

　　安森美半导体具有丰富的知识产权支撑移动及智能音箱的规划开发，包含音频处理系统、D类功放、麦克风预扩大、高性能音频开关，供给具竞赛力的优势助力规划人员规划出具竞赛优势的产品。

 

　　在音频处理系统方面的竞赛优势包含小的PCB占位、高度集成的SoC（CPU+DSP+音频）、集成ARM Cortex-M3双核、专有的32位DSP。

 

　　在D类功放方面，支撑小于10 W、10W至30 W，针对大于30 W的使用仅供给样品。其中小于10 W的功放尺寸小，采用模仿输入，10W至30W的功放支撑数字接口，供给最佳的动态规模、增益差错漂移。

 

　　关于麦克风预扩大，安森美半导体的计划采用最小的规范距离WLCSP封装将模仿音频转换为数字音频，支撑不同的传感器接口。

 

　　音频开关方面，安森美半导体供给最小阻抗/面积的耗尽型开关。

 

　　周边技能：USB Type-C和D类功放

 

　　USB Type-C使每个端口都能成为电源、数据、视频或音频端口，大大当地便了用户，将越来越多地用于各种电子使用，如语音交互。安森美半导体供给完好的USB Type-C计划阵容支撑音频使用的开发，包含供电、复用音频信号、信号开关、接口维护等，具有最小的占位、超低静态功耗，集成丰富的维护功用。

 

　　智能音箱等新式音频使用对功放的要求越来越高，安森美半导体针对性地开发出了一系列10 W以上功率等级的D类功放产品线，结合陶瓷封装技能、CMOS电路技能及可针对不同使用定制的功率MOSFET技能，供给低热阻、高频互联、高功率密度、低噪声（<70 uV）、低总谐波失真（THD<0.03%）等优势。以ONA101V为例，这是一款单通道数字输入D类功放，动态规模105 dB，带喇叭采样数字输出功用，该功用实时采样所驱动喇叭的电压和电流，可使用微操控器上运转的算法来核算喇叭特性。这些参数可用于核算喇叭电阻、回响、温度等。根据这些值，能够创立算法来执行一系列使命，然后完成喇叭维护、规模扩展等功用。

 

　　总结

 

　　语音交互正日渐盛行，语音辨认和自然语言处理技能是VUI的根底，安森美半导体供给本地VUI计划和云端VUI计划，集成波束成形、回音消除、降噪等先进的语音处理技能、超低功耗电源办理及USB Type-C、D类功放等周边器材，并携手生态链合作伙伴，大大降低BoM本钱，一起具有超卓的核算才能和超低功耗，供给极佳的用户体会。