低功耗集成音頻處理器推動新一代可穿戴產(chǎn)品

　　減小便攜式設備中電子器件尺寸和功耗的需求對元件制造商營造了嚴苛的要求。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備中常見的兩個特性 – 智能手機和藍牙耳機是兩個最好的例子。在這些應用中，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)品符合人體工程學和美學，且性能上不受影響。

　　本文著眼于音頻處理領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用的發(fā)展。

　　可穿戴設備 – 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。該領域由“新穎”所推動 –無需安裝基礎，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預測2016年增長將超過40%，付運量達到1.111億臺，展望未來，預計可穿戴市場將保持28%的年復合增長率(CAGR),到2019年約付運2.15億臺設備。

　　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備以參與市場，更多發(fā)展成熟的公司力求強化他們的設計，增添更多的功能或減小尺寸或兼而有之。事實上，某些設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，成功的關鍵標準包括連接性、功能、尺寸和電池充電時間。

　　可穿戴設備供應商面臨的主要挑戰(zhàn)之一是“粘性”。對更早的設備，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鍵標準以開發(fā)設備，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備，這些設備現(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，設備變得更小、更智能和更省電，直到我們實現(xiàn)可穿戴設備完全集成到我們的日常生活中。

　　不出意料，其中的一些關鍵標準開始在相反的方向引導我們。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)見諸于許多技術領域，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，無論指令集多大，尺寸都保持不變。當加上低功耗，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，用于微型可穿戴設備中的先進錄音和播放。基于雙核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備尤其是可穿戴設備的特性

　　先進的DSP算法包括用于麥克風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。這樣的突破技術才能真正推動穿戴式市場。