TI Designs TIDA - 01470：基于PCM1864的线性麦克风板参考设计解析

在对语音触发和语音识别等需要清晰语音音频的应用场景中，一款优秀的麦克风板设计显得尤为重要。今天我们就来深入探讨TI Designs推出的TIDA - 01470基于PCM1864的线性麦克风板参考设计。

文件下载：PCM1864LMBEVM.pdf

一、设计概述

TIDA - 01470线性麦克风板（LMB）是一款低成本、易于使用的参考设计。它利用麦克风阵列捕捉语音信号，并将其转换为数字流，供DSP系统从嘈杂环境中提取清晰音频，适用于多种需要清晰语音的应用。

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二、主要特性

音频提取能力

该设计使用PCM1864（4通道音频ADC）与四个麦克风阵列接口，能在嘈杂环境中提取清晰的说话者语音。这对于在复杂声学环境下的语音应用来说是至关重要的，能有效提高语音识别的准确率。

能量感应通知

具备信号存在和丢失的能量感应通知功能，可成为低功耗、高性能音频解决方案的核心部分。这意味着在不需要处理音频信号时可以进入低功耗状态，而在检测到信号时及时唤醒，大大节省了能源。

完整系统参考设计

提供了使用麦克风阵列、TI提供的软件和评估模块的完整系统参考设计。这为工程师们节省了大量的开发时间和精力，降低了开发难度。

三、应用领域

基于云的语音识别

为语音激活的数字助理应用和智能家居应用提供与云的接口语音识别功能。通过网络将语音数据传输到云端进行处理，实现更加智能的交互体验。

本地语音识别

适用于基于语音的家电控制的本地（有限字典）语音识别。用户可以通过语音指令控制家电设备，提高生活的便利性。

语音和语音应用

如视频会议等应用，能够提供清晰的语音质量，确保沟通的顺畅。

四、系统描述

音频获取原理

该设计采用TI硬件和经过现场验证的复杂软件算法，从嘈杂环境中获取清晰的语音和音频。线性麦克风板将多个数据输入流传输到处理器，处理器执行波束成形算法，形成一个虚拟定向麦克风，指向说话者或所需音频源的方向，然后放大所需方向的语音信号，同时衰减其他方向的所有信号。

PCM1864的优势

PCM1864设备是一个高度灵活的音频前端，支持从小毫伏麦克风输入到2.1 - VRMS线路输入的输入电平，无需外部电阻分压器。而且不需要5V电源或外部可编程增益放大器，能够以更低的成本实现更小、更智能的产品。

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五、系统概述

框图

文档中给出了TIDA - 01470的框图，通过框图可以直观地了解系统的整体架构和各个模块之间的连接关系。

重点产品 - PCM1864

PCM1864是一个高度集成、高性能的音频模数转换器（ADC），具有四个单声道ADC通道和103dB的信噪比。它是一个软件控制的设备，集成了PLL，为整个系统提供音频主时钟。此外，PCM186x支持EnergySense，便于实现电源关闭和唤醒场景，以满足欧洲生态设计指令。

六、硬件和软件设置

作为独立单元

需要参考多个表格来配置和测试线性麦克风板作为独立单元的接口。包括电源连接、跳线设置以及与C5517 EVM的接口等。在硬件设置完成后，还需要使用I2C接口对每个PCM1864设备进行配置，设置操作模式、采样频率、PLL时钟参考等。

与评估模块配合

若要通过与66AK2Gx或C5517 EVM接口来配置和测试线性麦克风板，可参考语音应用的音频预处理参考设计和基于K2G的语音识别音频系统设计指南。

七、测试和结果

测试方法

通过确保设备配置后BIASA LED亮起以及评估PCM1864设备的数字数据流来测试线性麦克风板，以验证设备配置和适当的麦克风偏置。

测试结果展示

文档中给出了FFT图和I2S图。FFT图展示了使用AP2722设备播放1kHz单音时DOUT数据流的情况；I2S图展示了PCM1864设备在时域上DOUT1和DOUT2的LRCK和I2S数据流。

八、设计文件

包括原理图、物料清单、PCB布局建议、Altium项目文件、Gerber文件和装配图等，都可以在TIDA - 01470的设计文件中下载。同时，软件文件也可以从该设计文件中获取。

九、重要注意事项

TI提供的设计信息和资源仅用于协助开发包含TI产品的应用，使用时需遵守相关条款。TI不承担额外的义务和责任，用户需自行负责应用的设计、安全性和合规性。而且TI资源按“原样”提供，TI不承担因使用这些资源而产生的任何索赔和损害赔偿责任。

对于电子工程师来说，TI Designs TIDA - 01470基于PCM1864的线性麦克风板参考设计提供了一个很好的起点和参考。大家在实际应用中是否遇到过类似设计的挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。