TDK SmartSound One評估模塊使用指南

一、引言

在音頻設(shè)備的研發(fā)與測試過程中，一款便捷且功能強(qiáng)大的評估模塊能夠為工程師們節(jié)省大量時間和精力。TDK SmartSound One評估模塊就是這樣一款產(chǎn)品，它為評估TDK MEMS麥克風(fēng)的性能提供了一個優(yōu)秀的平臺。本文將詳細(xì)介紹該評估模塊的各項特性、使用方法以及常見問題解答。

文件下載：TDK InvenSense SmartSound One MEMS麥克風(fēng)評估模塊.pdf

二、模塊概述

TDK SmartSound One評估模塊是一款易于使用的即插即用音頻設(shè)備，它與任何帶有邊緣指形引腳的TDK MEMS麥克風(fēng)柔性印刷電路板（FPCB）兼容。該模塊支持多種麥克風(fēng)音頻輸出接口，包括模擬（單端和差分）和數(shù)字（PDM）接口。其設(shè)計初衷是為客戶提供一個平臺，使其能夠輕松評估TDK MEMS麥克風(fēng)的性能。用戶可以通過USB記錄音頻，從而評估關(guān)鍵性能規(guī)格和特性。同時，該電路板的設(shè)計保證了音頻信號的完整性，使得麥克風(fēng)的全部性能能夠在USB記錄或?qū)崟r流中得以體現(xiàn)。

三、關(guān)鍵特性

1. 一體化麥克風(fēng)接口評估模塊：集多種功能于一體，方便對不同類型的麥克風(fēng)進(jìn)行評估。
2. 標(biāo)準(zhǔn)USB連接：既用于電源輸入，又用于數(shù)據(jù)輸出，簡化了連接方式。
3. 即插即用功能：無需編程或焊接，降低了使用門檻。
4. 簡單的用戶按鈕界面：通過按鈕可以輕松選擇常見的麥克風(fēng)輸出類型。
5. 高質(zhì)量立體聲音頻捕獲：支持48kHz采樣率，可將音頻輸入到任何PC錄音軟件或作為實時麥克風(fēng)輸入。

四、使用入門

硬件連接

SmartSound One使用微型USB連接來供電和輸出音頻數(shù)據(jù)。最多可以將兩個（相同音頻接口類型）的TDK FPCB麥克風(fēng)連接到ZIF連接器上，以便在任何音頻錄制軟件中測量音頻輸出。

主機(jī)計算機(jī)設(shè)置

1. 供電與驗證：首先使用微型USB電纜為電路板供電，并驗證閃爍的LED（參考標(biāo)識DS5），以確保成功啟動。
2. 識別設(shè)備：將電路板插入PC等主機(jī)后，它將被識別為音頻卡，可在任何音頻錄制軟件（如Audacity）中進(jìn)行錄制。Audacity是一款免費(fèi)軟件，可從https://www.audacityteam.org/下載。
3. 聲卡設(shè)置：在Windows系統(tǒng)中，需要對聲卡設(shè)置進(jìn)行一次性配置。具體步驟如下：
   • 打開聲音設(shè)備管理器（控制面板 -> 硬件和聲音 -> 聲音）。
   • 右鍵單擊“USB AUDIO CODEC”設(shè)備。
   • 在“高級”選項卡下，選擇2聲道、16位、48000 Hz（DVD質(zhì)量），然后點擊“應(yīng)用”。
4. 驗證配置：
   • 在未連接任何麥克風(fēng)FPCB的情況下，打開Audacity。
   • 將輸入設(shè)備配置為“LINE IN USB AUDIO CODEC”，輸出設(shè)備根據(jù)用戶喜好選擇（如揚(yáng)聲器或耳機(jī)）。
   • 在SmartSound One處于待機(jī)模式（DS5 LED閃爍）時點擊錄制，此時應(yīng)在左聲道看到 -40dB 400Hz正弦波，右聲道看到 -40dB 200Hz正弦波。
   • 用戶可以通過填充MIC_BOOST跳線來應(yīng)用 +30dB增益，從而使測試音調(diào)水平達(dá)到 -10dB。MIC_BOOST跳線的位置可參考圖1或“配置頭設(shè)置”部分。

五、用戶硬件配置

復(fù)位按鈕

按下復(fù)位按鈕是手動重置板載DSP和ADC的方法。如果設(shè)備因任何原因出現(xiàn)故障，按下此按鈕可使電路板加載出廠默認(rèn)設(shè)置。

模式按鈕

模式按鈕用于選擇FPCB輸入上期望的輸出接口類型。SmartSound One啟動時處于待機(jī)模式，按下“MODE”按鈕將按以下順序循環(huán)切換模式：

1. 待機(jī)模式：電路板啟動時處于此模式，閃爍的LED（DS5）表示工廠DSP鏡像已成功加載。內(nèi)部生成的測試音調(diào)將在左右聲道輸出，此時麥克風(fēng)輸出未連接，用戶需要切換模式以激活相應(yīng)的麥克風(fēng)類型。
2. 模擬模式：ANA_EN LED（DS2）將亮起，指示模擬麥克風(fēng)已連接。來自模擬柔性板的信號將被路由到ADC，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再路由到DSP和USB編解碼器，以便在PC上進(jìn)行錄制/捕獲。
3. PDM模式：PDM_EN LED（DS3）將亮起，指示PDM數(shù)字麥克風(fēng)已連接。DATA輸出將被路由到DSP和USB編解碼器，以便在PC上進(jìn)行錄制/捕獲。
4. I2S模式：在當(dāng)前版本的電路板上，I2S_EN LED（DS4）處于禁用狀態(tài)。

配置頭設(shè)置

SmartSound One有四個垂直的用戶可配置頭引腳（參考標(biāo)識J7），默認(rèn)情況下帶有10k下拉電阻。填充跳線將這些引腳拉高到3.3V。默認(rèn)情況下，PWRMODE和SELFBOOT兩個設(shè)置被拉高到3.3V。以下是其余配置設(shè)置的說明：

1. AUXADC1：默認(rèn)未填充，保留用于未來使用。

2. MIC_BOOST：默認(rèn)未填充。填充此跳線將在DSP中為所有麥克風(fēng)信號路徑應(yīng)用 +30dB的數(shù)字增益。用戶如果想快速實時監(jiān)控輸出信號，可以填充此跳線。此外，還可以根據(jù)以下公式在這兩個引腳之間填充外部電阻R，以調(diào)整0到 +30dB之間的數(shù)字增益： $GAIN (dB) =30 *[1-(R /(10 K+R))]$	電阻值	增益
   0（填充跳線）	+30dB
   5k	+20dB
   10k	+15dB
   15k	+12dB
   20k	+10dB
   40k	+6dB
   90k	+3dB
   打開（未填充跳線）	0dB

3. PWRMODE/PWR_MODE_SEL：默認(rèn)填充。填充跳線將任何支持的麥克風(fēng)配置為高質(zhì)量模式；未填充跳線將在適用的情況下將麥克風(fēng)配置為低功耗模式。對于模擬麥克風(fēng)，高質(zhì)量模式（HQM）將麥克風(fēng)VDD偏置為2.75V，而低功耗模式（LPM）將麥克風(fēng)VDD偏置為1.8V；對于PDM麥克風(fēng)，HQM模式將提供給麥克風(fēng)的時鐘設(shè)置為3.072MHz，而LPM模式將時鐘設(shè)置為768kHz。
4. SELFBOOT：默認(rèn)填充。填充跳線允許自啟動工廠DSP配置文件；未填充則會導(dǎo)致無法啟動預(yù)編程配置文件。

六、常見問題解答

1. 能否使用兩個不同輸出類型的麥克風(fēng)？：不可以。在任何給定模式下，請每次僅連接最多兩個相同輸出接口類型的麥克風(fēng)?；旌喜煌涌诘柠溈孙L(fēng)（如1個模擬和1個PDM）可能會導(dǎo)致故障或異常行為，并可能損壞電路板。
2. 哪些TDK MEMS麥克風(fēng)FPCB與該電路板兼容？：只有帶有邊緣連接器引腳的FPCB才能插入板上的兩個ZIF連接器。
3. 看到I2S模式LED，該電路板是否支持I2S麥克風(fēng)？：I2S將在未來版本的電路板中得到支持。

七、總結(jié)

TDK SmartSound One評估模塊為工程師們提供了一個便捷、高效的平臺，用于評估TDK MEMS麥克風(fēng)的性能。其豐富的特性和簡單的操作方式使得它在音頻設(shè)備研發(fā)和測試領(lǐng)域具有很高的實用性。希望通過本文的介紹，能夠幫助大家更好地使用該評估模塊。你在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。