低功耗集成音频处理器推动新一代可穿戴产品

减小便携式设备中电子器件尺寸和功耗的需求对元件制造商营造了严苛的要求。更小的可穿戴产品日益增长的趋势和普及化将这挑战提升到更高水平。
录音和音频播放是可穿戴和小型便携式电子设备中常见的两个特性 – 智能手机和蓝牙耳机是两个最好的例子。在这些应用中，需要实现高品质、先进的数字信号处理(DSP)算法，同时要求使用最少的电和元件数，同时终端产品符合人体工程学和美学，且性能上不受影响。
本文着眼于音频处理领域最新的集成硬件和软件方案如何帮助推动创新的和高性能的便携式及可穿戴应用的发展。
可穿戴设备 – 一个新的市场类别，几年前几乎不存在，最近已抢占新闻头条。它包括任何可穿戴的物品 – 眼镜、服装、鞋类、手表、手环等等。该领域由“新颖”所推动 –无需安装基础，所以每个看到这些“常用随身配件”的好处的人都可以购买 – 市场不仅仅局限于人类，也有宠物用的可穿戴设备。
鉴于市场太新，极快速增长不足为奇。据International Data Corporation (www.idc.com) 研究，2015年付运量为8000万台。IDC预测2016年增长将超过40%，付运量达到1.111亿台，展望未来，预计可穿戴市场将保持28%的年复合增长率(CAGR),到2019年约付运2.15亿台设备。
除了这快速增长，我们正看到快速发展。这由许多因素推动 – 新的初创公司竞相引进新的设备以参与市场，更多发展成熟的公司力求强化他们的设计，增添更多的功能或减小尺寸或兼而有之。事实上，某些设备在市场空间中处于它们的第二或第三次迭代，这创新只是强调我们正见证的快速发展。
与任何市场一样，消费者的需求向制造商和设计人员造成压力，以更好性能、更小尺寸和更低成本的产品。在可穿戴市场，成功的关键标准包括连接性、功能、尺寸和电池充电时间。
可穿戴设备供应商面临的主要挑战之一是“粘性”。对更早的设备，通常是一旦失去新颖的价值，就被送进抽屉，不再吸引使用者。为解决这问题，制造商必须不断推进关键标准以开发设备，使其不被淘汰。
看智能手机市场的演进，我们可证实这点。早期的移动电话只适合安装在车内，接着它们演变至放入公文包，然后到口袋，现在您可将一台完全成熟的智能手机戴在您的手腕上。一直以来，尺寸在缩减，电池使用时间在延长，功能在升级，才有我们今天的先进设备，这些设备现已成为我们忠实的伴侣。
可穿戴市场已发展了很长时间，但它将继续遵循类似的轨迹，设备变得更小、更智能和更省电，直到我们实现可穿戴设备完全集成到我们的日常生活中。
不出意料，其中的一些关键标准开始在相反的方向引导我们。更强大的功能使我们朝向具有更多记忆要求、更多传感器的更精密的软件方向迈进，这要求空间和电源来运行，更直观的用户接口需要更多的按钮和更多的空间。这些类似的挑战见诸于许多技术领域，但没有比可穿戴市场更集中的了。
市场上现有约1平方毫米的麦克风，无论指令集多大，尺寸都保持不变。当加上低功耗，高功能的数字信号处理(DSP)方案变得非常有吸引力。
安森美半导体的LC823450低功耗、高分辨率音频处理系统可作为有利的音频技术，用于微型可穿戴设备中的先进录音和播放。基于双核ARM® Cortex®-M3处理器和一个专有的32位DSP核，该系统级芯片(SoC)结合1656KB的SRAM和支持高分辨率(32位)/192kHz音频处理。

图1：LC823450低功耗、高分辨率音频处理系统框图

超低功耗在采用两节AAA电池时提供超过120小时的音频播放时间，约是竞争产品可提供的播放时间的1.7倍。

图2：LC823450比其它大规模集成电路(LSI)延长70%的播放时间

XA和XB版本的微小占位面积(仅5.52mm x 5.33mm)比替代方案小得多(50%)，尤其是在考虑一些其它方案无法提供的板载SDRAM时。

图3：LC823450提供极其适用于移动设备尤其是可穿戴设备的特性

先进的DSP算法包括用于麦克风的噪声消除和管理低频的“S-Live”(低频智能虚拟励磁)，以为用户提供更大扬声器的听觉享受。噪声消除和“S-Live”只是可为设计人员提供的大量供选择的免除专利使用费和免授权费的DSP代码程序库的两个例子，以加速软件设计和最大程度地降低开发成本。
可穿戴市场将成为“下一热点”，但方案必须在性能和外形方面有足够的吸引力，以说服消费者购买。有些功能是新的，更多则是旧有功能，但在所有情况下，它们被放在较小的空间，并受限于功率要求。
如果终端产品中没有这些创新的功能和特性，可穿戴市场不会充分发挥其全部潜力，若没有如这先进的DSP的创新、突破性的方案，必备的功能和特性将不足以引人注目。这样的突破技术才能真正推动穿戴式市场。