基于TDK ICM-40608 六轴G+M 传感器 + 炬芯ATB110x的空鼠方案

发布时间:2019/10/11



基于TDK ICM-40608 六轴G+M 传感器 + 炬芯ATB110x的空鼠方案







时下智能语音交互市场火热,越来越多的设备都开始支持原场AI语音交互。例如:智能音箱,智能电视等等。但这类产品的识别率和误唤醒率还需要再不断的优化提升,以至于日常生活中人们还是离不开各式各样的遥控器。基于TDK
6-轴传感器ICM-40608和炬芯 BLE SOC ATB1103的智能语音遥控器解决方案实现真正的智能、万物互联。


遥控器方案整体硬件设计指南

基于Actions 炬芯的ATB110x SOC BLE语音遥控器已经大批量量产,搭配 6-轴运动传感器使其更加智能、拥有更高的市场竞争力;

PCB板按功能模块分模拟信号部分(例如MIC

IN走线)、射频信号部分(例如BLE及相关关键外围)、数字信号部分(例如TWI、UART、SPI等),电源部分(如芯片内部电源),模拟信号和射频信号容易受到干扰,布局时尽量远离数字信号电路和大电流电源电路。BLE的天线应远离喇叭(以及喇叭引线)、指示灯、频谱灯、按键等的排线。

数字、模拟元器件尽量远离并限定在各自的布线区域内。元器件周围留出电源和地走线的空间。数字元器件集中放置以减少走线长度。在IC的电源Pin放置0.1uF的去耦电容。晶振电路尽量靠近其驱动器件。
为利于系统散热,布局时发热量较高的器件尽量分开摆放,有EPAD的器件可以在地焊盘和器件周围的地多打过孔,可以达到更好的散热效果。
在设计许可的条件下,元器件的布局尽可能做到同类元器件按相同的方向排列,相同功率的模块集中在一起布置;相同封装的元器件等炬力放置,以便元件贴装、焊接和检测。

走线
RF走线
对于板载天线注意点如下:
1)板载天线面积尽量大,在匹配时带宽会更加宽,性能更佳;
2)匹配网络尽量靠近板载天线,如下图所示;
3)如果面积允许情况下靠近芯片端多预留一个TT型匹配网络,可根据情况进一步优化匹配;
4)针对两个走线的情况,在叠层选定后需计算相关的线宽和铺铜间距,因为板材有差异,注意和板厂沟通相关阻抗情况;


电源线:
1)根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线的宽度,减少环路电阻。大电流的电源过孔推荐使用大于20-12mil的过孔,并打多个过孔连接。
2)电源线、底线的走向和数据传递的方向尽量保持一致,有助于增强抗噪声能力。

地线:
1)模拟地、数字地、大功率器件的地在布线时分开,而最后都汇集到接地点上来,如:MIC会进行单独的AGND处理再连接到GND上。

2)接地线应尽量加粗。若接地线很细,则接地电位随电流的变化而变化,致使电子设备的信号电平不稳,抗噪声性能变差。因此应将接地线加粗,使它通过三倍于印制板上的允许电流。


TDK拥有最丰富的麦克风产品组合、基于运动传感器的光标控制的核心专利拥有者,适用于智能遥控器、智能电视和机顶盒的完整软件包(空鼠、手势、游戏控制);

               


Air Motion软件方案

嵌入式软件:AirMotion Library (AML)


        6-轴软件运行在遥控器端
        提供空中相对指向
        发送dx/dy给远端目标设备
        支持基本的手势
        支持无线接口
        目标CPU:8051,ARM Cortex M0,M3,M4

AirMotionLib固件数据
        基于ARM Cortex-M3平台验证
        数据处理频率:100Hz
   

基于运动的功能
    
     

算法简介

AML算法获取手持遥控设备内的6轴运动传感器数据,在遥控设备端融合计算出远端被控制焦点在两纬平面的实时相对位置(dx,

dy)。同时,为了保证良好的用户体验,AML算法对传感器数据做实时动态校准,设备横滚补偿。AML算法还可以支持常用的遥控手势识别,如左、右、上、下四方向的划动,以及顺时针和逆时针方向的快速旋转。

1、 API
AIR MOTION库使用以下功能:


?invn_algo_aml_init():每次处理(重新)启动时,必须调用此函数进行库初始化。

 


?invn_algo_aml_process():每次有新的传感器值时,都必须调用此函数。该库被设计为以100Hz运行。

2、校准
陀螺仪偏移值可能会随着时间的推移而波动,具体取决于各种参数。
该库支持连续校准,实时计算陀螺仪偏移值。

每次调用invn_algo_aml_process()时,都会检查陀螺仪即时“静态”。 如果考虑设备静态,计算新的陀螺仪偏移值。 然后可以将遥控器视为已校准。 您可以检查’InvnAlgoAMLOutput.status’以跟踪校准状态。
’gyr_fsr’参数用于校准运动算法。 ’acc_fsr’参数用于滚动补偿功能






场景应用图









产品实体图









展示板照片

















方案方块图









ICM-40608参数对比









关键网络原理图













核心技术优势


TDK硬件和软件的优势
》终极用户体验
最好的声音质量
快速响应的空中指向
直观、高效的应用体验
》最低功耗的灵活方案
嵌入遥控器
可运动在远端设备(智能电视、机顶盒或者流媒体设备)
》低风险
完全优化的硬件和软件方案
市场验证过的方案:已被多家领导厂商量产采用
最强的知识产权保护
》一站式采购
单点商务和技术窗口
全球支持网络

ATB110x芯片语音遥控器规格
1. 支持双向语音传输 (IIS OUT接口)
2. 低功耗的vo ice adc,蓝牙语音传输整机功耗<6mA
3. IMA ADPCM以及更高压缩比(16:1)语音编码
4. 支持红外自学习(外围电路省)
5. 多按键:7pin支持35个按键 (QFN32)
6. 支持Find me /VAD


方案规格


1、按键输入:< 35 键
2、语音输入:8k/16bit、16/16bit
3、 语音编码:1/4 、1/8 、1/16 压缩算法
4、红外键码输出
5、BLE 键码输出、BLE 语音输出
6、蓝牙断线后回连,并发送回连前的键值
7、电量检测及电量管理

ICM-40608
超低功耗高精度运动传感器
》高性能
噪声、灵敏度、零偏、温度稳定性
》智能功能
运动唤醒 ( Wake on motion)
》低功耗
A+G低噪声模式:650uA
Accel低功耗模式: <50uA
》小封装
2.5 x 3.0 x 0.91mm LGA-14