D10L 2MIC會議音箱通話回聲消除設計

本方案介紹DSPG的晶片D10L，搭載QCC3024藍牙晶片，設計2MIC的會議音箱。
隨著疫情的出現，會議音箱也大量的出現，這就給議音箱的通話效果提出更加嚴格的要求，其中通話的回聲消除就是其中的一個大問題。針對會議音箱1MIC的設計，通話回聲嚴重效果差，無法滿足通話會議的；如果採用4MIC的設計，對於會議音箱的腔體設計和成本，對於低價位的音箱又是一個坎；所以折中的2MIC設計也是一個不錯選擇，技能滿足通話效果的同時，又兼顧成本和設計的難度。D10L將2MIC的通話信號採集，經過算法運算後，通過I2S信號給到QCCC3024立體聲藍牙耳機輸出模擬信號，後級功放放大發推動喇叭。


1.  D10L基本性能介紹

• 超低功耗可編程DSP處理器；
• 支持第三方算法；
• 豐富的接口：SPI/I2C/UART/I2S；
• 體積小：QFN48封裝，WLCSP30；
• 適用於藍牙耳機音箱等領域；
• 集成2路ADC模數轉換；
• 2路模擬MIC輸入，或者4路數字MIC輸入。

D10L代碼加載啟動，支持多種接口，各種接口速率如下：

SPI up to 15.4Mbps，優先推薦選擇；
I2C up to 3Mpbs；
UART up to 6Mbps；

D10L的 2MIC通話功耗如下：

休眠模式：0.25mW；
2MIC低功耗模式：3.2mW;
2MIC通話降噪模式：8.2mW;
數字MIC支持採樣率：8，16，22.5，32，44.1，48K，16Bit/24Bit;


2. 產品實際應用原理圖：





3.  QCC3024是立體聲藍牙耳機，晶片架構圖如下：




內置120MHZ Qualcomm Kalimba audio DSP;
外掛可編程QSPI Flash;
支持2MIC模擬/數字；
支持SPI/I2C/UART，I2S輸入輸出；
支持立體聲輸出；
支持低功耗模式；
支持充電管理模式；
支持ClassD,ClassAB輸出；
支持Sink和earbud工程設計；
VFBGA-90pin, 5.5*5.5mm封裝；


4. QCC3024的layout注意事項：

4.1 電源和地是很重要的，所以PCB走線優先考慮晶片的電源和GND的完整性，再到晶振/RF/信號；信號線儘量遠離電源和干擾源，RF天線預留足夠的空間和乾淨的GND;



4.2 信號層走線細節：內層信號GND包裹，相鄰層有完整的GND隔離，減少層與層間信號的互相干擾；




4.3 電源走線參考：




5. D10L的layout注意事項：

5.1 電源和MIC模擬信號再TOP走線細節：MIC的走線遠離電源線，使用GND線包裹，TOP層的GND也需要保證完整性；



5.2 信號層走線儘量有GND包裹，儘量減少和電源的並行，模擬信號線和數字信號線分開，最好成組出線，減少干擾；



5.3 信號線在中間層，相鄰兩層最好有比較完成的GND進行包裹，以減少干擾；




6.1 QCC3024藍牙代碼初始化：




6.2 QCC3024和D10L的SPI口定義和初始化；



6.3 D10L的算法，上電啟動在QCC3024中加載；



7. 產品實物調試環境如下：

QCC系列調試底板+QCC3024+D10L模塊搭建實際調試環境：



8. D10L的2MIC聲學錄音分析；

8.1 UART通話錄音設置：選擇Port對應的COM口，讀取地址address，選擇Analysis；


選擇FFT測試項，勾選M1顯示MIC的幅度頻率曲線圖，勾選M2顯示MIC的幅度時間曲線圖；


8.2 UART通話錄音生產：
點擊start rec，開始MIC的錄音；


8.3 MIC錄音分析；
錄音生成的路徑：D10L安裝工具->D10L_UART_RECORDING->test時間


打開文件夾，裡面有7個錄音文件：


需要的錄音文件有48，49，52和64；其中48和49是MIC1/MIC2的錄音文件，52是錄音參考信號，64 是輸出給藍牙的數據；


8.4 MIC和SPK的錄音THN失真度分析，理論上失真度超過10%的頻點越少越好；例如下面的客戶MIC錄音，在低頻200-3KHZ頻段沒有超標的點，在3.1KHZ以後才出現失真，只要失真頻點在低頻分散的不多，都集中在高頻段，算法可以使用類似高通濾波器可以消掉；