基於TDK ICM-40608 六軸G+M 傳感器 + 炬芯ATB110x的空鼠方案

時下智能語音交互市場火熱,越來越多的設備都開始支持原場AI語音交互。例如:智能音箱,智能電視等等。但這類產品的識別率和誤喚醒率還需要再不斷的優化提升,以至於日常生活中人們還是離不開各式各樣的遙控器。基於TDK 6-軸傳感器ICM-40608和炬芯 BLE SOC ATB1103的智能語音遙控器解決方案實現真正的智能、萬物互聯。

遙控器方案整體硬體設計指南

基於Actions 炬芯的ATB110x SOC BLE語音遙控器已經大批量量產,搭配 6-軸運動傳感器使其更加智能、擁有更高的市場競爭力;

PCB板按功能模塊分模擬信號部分(例如MIC IN走線)、射頻信號部分(例如BLE及相關關鍵外圍)、數字信號部分(例如TWI、UART、SPI等),電源部分(如晶片內部電源),模擬信號和射頻信號容易受到干擾,布局時儘量遠離數字信號電路和大電流電源電路。BLE的天線應遠離喇叭(以及喇叭引線)、指示燈、頻譜燈、按鍵等的排線。
數字、模擬元器件儘量遠離並限定在各自的布線區域內。元器件周圍留出電源和地走線的空間。數字元器件集中放置以減少走線長度。在IC的電源Pin放置0.1uF的去耦電容。晶振電路儘量靠近其驅動器件。
為利於系統散熱,布局時發熱量較高的器件儘量分開擺放,有EPAD的器件可以在地焊盤和器件周圍的地多打過孔,可以達到更好的散熱效果。
在設計許可的條件下,元器件的布局儘可能做到同類元器件按相同的方向排列,相同功率的模塊集中在一起布置;相同封裝的元器件等炬力放置,以便元件貼裝、焊接和檢測。

走線
RF走線
對於板載天線注意點如下:
1)板載天線面積儘量大,在匹配時帶寬會更加寬,性能更佳;
2)匹配網絡儘量靠近板載天線,如下圖所示;
3)如果面積允許情況下靠近晶片端多預留一個TT型匹配網絡,可根據情況進一步優化匹配;
4)針對兩個走線的情況,在疊層選定後需計算相關的線寬和鋪銅間距,因為板材有差異,注意和板廠溝通相關阻抗情況;


電源線:
1)根據印製線路板電流的大小,儘量加粗電源線的寬度,減少環路電阻。大電流的電源過孔推薦使用大於20-12mil的過孔,並打多個過孔連接。
2)電源線、底線的走向和數據傳遞的方向儘量保持一致,有助於增強抗噪聲能力。

地線:
1)模擬地、數字地、大功率器件的地在布線時分開,而最後都匯集到接地點上來,如:MIC會進行單獨的AGND處理再連接到GND上。

2)接地線應儘量加粗。若接地線很細,則接地電位隨電流的變化而變化,致使電子設備的信號電平不穩,抗噪聲性能變差。因此應將接地線加粗,使它通過三倍於印製板上的允許電流。


TDK擁有最豐富的麥克風產品組合、基於運動傳感器的光標控制的核心專利擁有者,適用於智能遙控器、智能電視和機頂盒的完整軟體包(空鼠、手勢、遊戲控制);

               


Air Motion軟體方案

嵌入式軟體:AirMotion Library (AML)


        6-軸軟體運行在遙控器端
        提供空中相對指向
        發送dx/dy給遠端目標設備
        支持基本的手勢
        支持無線接口
        目標CPU:8051,ARM Cortex M0,M3,M4

AirMotionLib固件數據
        基於ARM Cortex-M3平台驗證
        數據處理頻率:100Hz
   

基於運動的功能
    
     

算法簡介

AML算法獲取手持遙控設備內的6軸運動傳感器數據,在遙控設備端融合計算出遠端被控制焦點在兩緯平面的實時相對位置(dx, dy)。同時,為了保證良好的用戶體驗,AML算法對傳感器數據做實時動態校準,設備橫滾補償。AML算法還可以支持常用的遙控手勢識別,如左、右、上、下四方向的划動,以及順時針和逆時針方向的快速旋轉。

1、 API
AIR MOTION庫使用以下功能:


•invn_algo_aml_init():每次處理(重新)啟動時,必須調用此函數進行庫初始化。
 
•invn_algo_aml_process():每次有新的傳感器值時,都必須調用此函數。該庫被設計為以100Hz運行。

2、校準
陀螺儀偏移值可能會隨著時間的推移而波動,具體取決於各種參數。
該庫支持連續校準,實時計算陀螺儀偏移值。

每次調用invn_algo_aml_process()時,都會檢查陀螺儀即時“靜態”。 如果考慮設備靜態,計算新的陀螺儀偏移值。 然後可以將遙控器視為已校準。 您可以檢查'InvnAlgoAMLOutput.status'以跟蹤校準狀態。
'gyr_fsr'參數用於校準運動算法。 'acc_fsr'參數用於滾動補償功能

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►ICM-40608參數對比

►關鍵網絡原理圖

►核心技術優勢

TDK硬體和軟體的優勢 》終極用戶體驗 最好的聲音質量 快速響應的空中指向 直觀、高效的應用體驗 》最低功耗的靈活方案 嵌入遙控器 可運動在遠端設備(智能電視、機頂盒或者流媒體設備) 》低風險 完全優化的硬體和軟體方案 市場驗證過的方案:已被多家領導廠商量產採用 最強的智慧財產權保護 》一站式採購 單點商務和技術窗口 全球支持網絡 ATB110x晶片語音遙控器規格 1. 支持雙向語音傳輸 (IIS OUT接口) 2. 低功耗的vo ice adc,藍牙語音傳輸整機功耗<6mA 3. IMA ADPCM以及更高壓縮比(16:1)語音編碼 4. 支持紅外自學習(外圍電路省) 5. 多按鍵:7pin支持35個按鍵 (QFN32) 6. 支持Find me /VAD

►方案規格

1、按鍵輸入:< 35 鍵 2、語音輸入:8k/16bit、16/16bit 3、 語音編碼:1/4 、1/8 、1/16 壓縮算法 4、紅外鍵碼輸出 5、BLE 鍵碼輸出、BLE 語音輸出 6、藍牙斷線後回連,並發送回連前的鍵值 7、電量檢測及電量管理 ICM-40608 超低功耗高精度運動傳感器 》高性能 噪聲、靈敏度、零偏、溫度穩定性 》智能功能 運動喚醒 ( Wake on motion) 》低功耗 A+G低噪聲模式:650uA Accel低功耗模式: <50uA 》小封裝 2.5 x 3.0 x 0.91mm LGA-14

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