低功耗集成音頻處理器推動新一代可穿戴產(chǎn)品

減小便攜式設(shè)備中電子器件尺寸和功耗的需求對元件制造商營造了嚴(yán)苛的要求。更小的可穿戴產(chǎn)品日益增長的趨勢和普及化將這挑戰(zhàn)提升到更高水平。
錄音和音頻播放是可穿戴和小型便攜式電子設(shè)備中常見的兩個特性 – 智能手機和藍(lán)牙耳機是兩個最好的例子。在這些應(yīng)用中，需要實現(xiàn)高品質(zhì)、先進的數(shù)字信號處理(DSP)算法，同時要求使用最少的電和元件數(shù)，同時終端產(chǎn)品符合人體工程學(xué)和美學(xué)，且性能上不受影響。
本文著眼于音頻處理領(lǐng)域最新的集成硬件和軟件方案如何幫助推動創(chuàng)新的和高性能的便攜式及可穿戴應(yīng)用的發(fā)展。
可穿戴設(shè)備 – 一個新的市場類別，幾年前幾乎不存在，最近已搶占新聞頭條。它包括任何可穿戴的物品 – 眼鏡、服裝、鞋類、手表、手環(huán)等等。該領(lǐng)域由“新穎”所推動 –無需安裝基礎(chǔ)，所以每個看到這些“常用隨身配件”的好處的人都可以購買 – 市場不僅僅局限于人類，也有寵物用的可穿戴設(shè)備。
鑒于市場太新，極快速增長不足為奇。據(jù)International Data Corporation (www.idc.com) 研究，2015年付運量為8000萬臺。IDC預(yù)測2016年增長將超過40%，付運量達(dá)到1.111億臺，展望未來，預(yù)計可穿戴市場將保持28%的年復(fù)合增長率(CAGR),到2019年約付運2.15億臺設(shè)備。
除了這快速增長，我們正看到快速發(fā)展。這由許多因素推動 – 新的初創(chuàng)公司競相引進新的設(shè)備以參與市場，更多發(fā)展成熟的公司力求強化他們的設(shè)計，增添更多的功能或減小尺寸或兼而有之。事實上，某些設(shè)備在市場空間中處于它們的第二或第三次迭代，這創(chuàng)新只是強調(diào)我們正見證的快速發(fā)展。
與任何市場一樣，消費者的需求向制造商和設(shè)計人員造成壓力，以更好性能、更小尺寸和更低成本的產(chǎn)品。在可穿戴市場，成功的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)包括連接性、功能、尺寸和電池充電時間。
可穿戴設(shè)備供應(yīng)商面臨的主要挑戰(zhàn)之一是“粘性”。對更早的設(shè)備，通常是一旦失去新穎的價值，就被送進抽屜，不再吸引使用者。為解決這問題，制造商必須不斷推進關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)以開發(fā)設(shè)備，使其不被淘汰。
看智能手機市場的演進，我們可證實這點。早期的移動電話只適合安裝在車內(nèi)，接著它們演變至放入公文包，然后到口袋，現(xiàn)在您可將一臺完全成熟的智能手機戴在您的手腕上。一直以來，尺寸在縮減，電池使用時間在延長，功能在升級，才有我們今天的先進設(shè)備，這些設(shè)備現(xiàn)已成為我們忠實的伴侶。
可穿戴市場已發(fā)展了很長時間，但它將繼續(xù)遵循類似的軌跡，設(shè)備變得更小、更智能和更省電，直到我們實現(xiàn)可穿戴設(shè)備完全集成到我們的日常生活中。
不出意料，其中的一些關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)開始在相反的方向引導(dǎo)我們。更強大的功能使我們朝向具有更多記憶要求、更多傳感器的更精密的軟件方向邁進，這要求空間和電源來運行，更直觀的用戶接口需要更多的按鈕和更多的空間。這些類似的挑戰(zhàn)見諸于許多技術(shù)領(lǐng)域，但沒有比可穿戴市場更集中的了。
市場上現(xiàn)有約1平方毫米的麥克風(fēng)，無論指令集多大，尺寸都保持不變。當(dāng)加上低功耗，高功能的數(shù)字信號處理(DSP)方案變得非常有吸引力。
安森美半導(dǎo)體的LC823450低功耗、高分辨率音頻處理系統(tǒng)可作為有利的音頻技術(shù)，用于微型可穿戴設(shè)備中的先進錄音和播放?；陔p核ARM® Cortex®-M3處理器和一個專有的32位DSP核，該系統(tǒng)級芯片(SoC)結(jié)合1656KB的SRAM和支持高分辨率(32位)/192kHz音頻處理。

圖1：LC823450低功耗、高分辨率音頻處理系統(tǒng)框圖

超低功耗在采用兩節(jié)AAA電池時提供超過120小時的音頻播放時間，約是競爭產(chǎn)品可提供的播放時間的1.7倍。

圖2：LC823450比其它大規(guī)模集成電路(LSI)延長70%的播放時間

XA和XB版本的微小占位面積(僅5.52mm x 5.33mm)比替代方案小得多(50%)，尤其是在考慮一些其它方案無法提供的板載SDRAM時。

圖3：LC823450提供極其適用于移動設(shè)備尤其是可穿戴設(shè)備的特性

先進的DSP算法包括用于麥克風(fēng)的噪聲消除和管理低頻的“S-Live”(低頻智能虛擬勵磁)，以為用戶提供更大揚聲器的聽覺享受。噪聲消除和“S-Live”只是可為設(shè)計人員提供的大量供選擇的免除專利使用費和免授權(quán)費的DSP代碼程序庫的兩個例子，以加速軟件設(shè)計和最大程度地降低開發(fā)成本。
可穿戴市場將成為“下一熱點”，但方案必須在性能和外形方面有足夠的吸引力，以說服消費者購買。有些功能是新的，更多則是舊有功能，但在所有情況下，它們被放在較小的空間，并受限于功率要求。
如果終端產(chǎn)品中沒有這些創(chuàng)新的功能和特性，可穿戴市場不會充分發(fā)揮其全部潛力，若沒有如這先進的DSP的創(chuàng)新、突破性的方案，必備的功能和特性將不足以引人注目。這樣的突破技術(shù)才能真正推動穿戴式市場。