基于Qualcomm QCC5127+RT3051的带骨传导功能耳机方案

QCC5127芯片一款支持A2DP, AVRCP, HFP,BLE, SPP等协议功能的高端音频蓝牙Soc。其支持高品质音乐aptX 系列解码,Broadcast Audio,  Always On voice(唤醒词检测),  ANC, TWS plus,CVC降噪,USB Audio等强大功能。

RT3051是Richtek公司推出的一款三轴加速度传感器,可用于常用的计步、敲击识别、姿势识别,由于有很高的采样精度,和优秀的低功耗等性能,所以还能做骨传导识别。

所谓骨传导,是指在人说话的过程中,声带的震动带动身体组织液和骨头,产生共振,而耳朵和喉咙是连接的,骨头也很相近,所以在耳朵内软骨处可以清晰感觉到震动,结合耳机结构,可以轻而易举拾取骨传导过来的声音。同时由于加速度传感器是检查震动的能量,而空气中的声音震动和骨传导的声音震动先比,就是九牛一毛。在先天上的优势上,骨传导拥有很优秀的降噪效果。

并且自有的骨传导声音又可以引出另外一个运用--- OVD(Own voice detection),这个功能运用在语音唤醒上,辅助耳机识别唤醒词,也就是仅有佩戴者自己说出关键词才能被唤醒,别的人唤醒不了。伴随着AI的发展,语音助手的处理能力越来越强,人们的要求也越来越高,自然而然对声音的处理也越来越苛刻,RT3051在这方面很好的辅助并强化声音拾取,将语音识别提高了一个档次,而目前市场上骨传导的产品已经开始悄悄布局了,像已发布的苹果AirPods,vivo Earphone,都带有骨传导技术,市场的潜力还是显而易见的。

下图是各种情况的识别解析图(蓝色线为实际录取的声音数据;橙色线为语音分析结果,每次橙线由0到1的变化代表识别到一个字)

图中为四个字关键词的识别——“腾讯听听”

以下是各种状况下的识别情况,可见误判率极低

RT3051性能参数:


QCC5127开发过程:

  • 附件为RT3051的驱动,可参考运用到earbud或sink上
  • 使用I2c或SPI连接到IC没复用的IO,I2C的CLK和SDA需要上来,并在代码中设置对应的IO    
  • 中断IO也可设置任意没复用的IO,如果需要用于dormant唤醒,则要使用PIO1~8中的,或LED的IO    
  • 初始换I2c功能和初始换IO   
  • 设置中断服务函数,并初始换IO   
  • 在中断服务函数中加入需要处理的事件
  • 测试
    • 开机并佩戴好耳机
    • 跳动,转头点头、跑步等动作,看耳机是否会触发事件(误判过滤测试)
    • 说一句话,看耳机是否触发事件(语音检测测试)
    • 敲击耳机,看是否会触发不同的事件(敲击测试)
    • 配对和取下耳机放在桌子上,看是否识别对应状态(姿态检测测试)

 

硬件设置注意事项:

  1. SMPS_1.1V和SMPS_1V8的滤波电容的GND合在一起,以最近距离回到SMPS_VSS;   
  2. 晶振的2/4引脚的GND直接打孔下地,在TOP层分割开来;  
  3. SMPS电源其他所有滤波电容可以直接在TOP层打孔下地,在TOP层分割,在TOP层减少干扰源的输入;    
  4. RF的走线需要GND包裹,低2层需要完整的GND;   
  5. I2c可使用任意PIO,但最好保留TRB口的使用,如果IO支持内部上拉可不接外部上拉。注意每组IO的电压是独立的,所以在设计时要注意电压匹配,每组的电压由他对应的VDD_PADS决定; 

场景应用图

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产品实体图

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