TDK SmartSound One评估模块使用指南

一、引言

在音频设备的研发与测试过程中，一款便捷且功能强大的评估模块能够为工程师们节省大量时间和精力。TDK SmartSound One评估模块就是这样一款产品，它为评估TDK MEMS麦克风的性能提供了一个优秀的平台。本文将详细介绍该评估模块的各项特性、使用方法以及常见问题解答。

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二、模块概述

TDK SmartSound One评估模块是一款易于使用的即插即用音频设备，它与任何带有边缘指形引脚的TDK MEMS麦克风柔性印刷电路板（FPCB）兼容。该模块支持多种麦克风音频输出接口，包括模拟（单端和差分）和数字（PDM）接口。其设计初衷是为客户提供一个平台，使其能够轻松评估TDK MEMS麦克风的性能。用户可以通过USB记录音频，从而评估关键性能规格和特性。同时，该电路板的设计保证了音频信号的完整性，使得麦克风的全部性能能够在USB记录或实时流中得以体现。

三、关键特性

1. 一体化麦克风接口评估模块：集多种功能于一体，方便对不同类型的麦克风进行评估。
2. 标准USB连接：既用于电源输入，又用于数据输出，简化了连接方式。
3. 即插即用功能：无需编程或焊接，降低了使用门槛。
4. 简单的用户按钮界面：通过按钮可以轻松选择常见的麦克风输出类型。
5. 高质量立体声音频捕获：支持48kHz采样率，可将音频输入到任何PC录音软件或作为实时麦克风输入。

四、使用入门

硬件连接

SmartSound One使用微型USB连接来供电和输出音频数据。最多可以将两个（相同音频接口类型）的TDK FPCB麦克风连接到ZIF连接器上，以便在任何音频录制软件中测量音频输出。

主机计算机设置

1. 供电与验证：首先使用微型USB电缆为电路板供电，并验证闪烁的LED（参考标识DS5），以确保成功启动。
2. 识别设备：将电路板插入PC等主机后，它将被识别为音频卡，可在任何音频录制软件（如Audacity）中进行录制。Audacity是一款免费软件，可从https://www.audacityteam.org/下载。
3. 声卡设置：在Windows系统中，需要对声卡设置进行一次性配置。具体步骤如下：
   • 打开声音设备管理器（控制面板 -> 硬件和声音 -> 声音）。
   • 右键单击“USB AUDIO CODEC”设备。
   • 在“高级”选项卡下，选择2声道、16位、48000 Hz（DVD质量），然后点击“应用”。
4. 验证配置：
   • 在未连接任何麦克风FPCB的情况下，打开Audacity。
   • 将输入设备配置为“LINE IN USB AUDIO CODEC”，输出设备根据用户喜好选择（如扬声器或耳机）。
   • 在SmartSound One处于待机模式（DS5 LED闪烁）时点击录制，此时应在左声道看到 -40dB 400Hz正弦波，右声道看到 -40dB 200Hz正弦波。
   • 用户可以通过填充MIC_BOOST跳线来应用 +30dB增益，从而使测试音调水平达到 -10dB。MIC_BOOST跳线的位置可参考图1或“配置头设置”部分。

五、用户硬件配置

复位按钮

按下复位按钮是手动重置板载DSP和ADC的方法。如果设备因任何原因出现故障，按下此按钮可使电路板加载出厂默认设置。

模式按钮

模式按钮用于选择FPCB输入上期望的输出接口类型。SmartSound One启动时处于待机模式，按下“MODE”按钮将按以下顺序循环切换模式：

1. 待机模式：电路板启动时处于此模式，闪烁的LED（DS5）表示工厂DSP镜像已成功加载。内部生成的测试音调将在左右声道输出，此时麦克风输出未连接，用户需要切换模式以激活相应的麦克风类型。
2. 模拟模式：ANA_EN LED（DS2）将亮起，指示模拟麦克风已连接。来自模拟柔性板的信号将被路由到ADC，转换为数字信号后再路由到DSP和USB编解码器，以便在PC上进行录制/捕获。
3. PDM模式：PDM_EN LED（DS3）将亮起，指示PDM数字麦克风已连接。DATA输出将被路由到DSP和USB编解码器，以便在PC上进行录制/捕获。
4. I2S模式：在当前版本的电路板上，I2S_EN LED（DS4）处于禁用状态。

配置头设置

SmartSound One有四个垂直的用户可配置头引脚（参考标识J7），默认情况下带有10k下拉电阻。填充跳线将这些引脚拉高到3.3V。默认情况下，PWRMODE和SELFBOOT两个设置被拉高到3.3V。以下是其余配置设置的说明：

1. AUXADC1：默认未填充，保留用于未来使用。

2. MIC_BOOST：默认未填充。填充此跳线将在DSP中为所有麦克风信号路径应用 +30dB的数字增益。用户如果想快速实时监控输出信号，可以填充此跳线。此外，还可以根据以下公式在这两个引脚之间填充外部电阻R，以调整0到 +30dB之间的数字增益： $GAIN (dB) =30 *[1-(R /(10 K+R))]$	电阻值	增益
   0（填充跳线）	+30dB
   5k	+20dB
   10k	+15dB
   15k	+12dB
   20k	+10dB
   40k	+6dB
   90k	+3dB
   打开（未填充跳线）	0dB

3. PWRMODE/PWR_MODE_SEL：默认填充。填充跳线将任何支持的麦克风配置为高质量模式；未填充跳线将在适用的情况下将麦克风配置为低功耗模式。对于模拟麦克风，高质量模式（HQM）将麦克风VDD偏置为2.75V，而低功耗模式（LPM）将麦克风VDD偏置为1.8V；对于PDM麦克风，HQM模式将提供给麦克风的时钟设置为3.072MHz，而LPM模式将时钟设置为768kHz。
4. SELFBOOT：默认填充。填充跳线允许自启动工厂DSP配置文件；未填充则会导致无法启动预编程配置文件。

六、常见问题解答

1. 能否使用两个不同输出类型的麦克风？：不可以。在任何给定模式下，请每次仅连接最多两个相同输出接口类型的麦克风。混合不同接口的麦克风（如1个模拟和1个PDM）可能会导致故障或异常行为，并可能损坏电路板。
2. 哪些TDK MEMS麦克风FPCB与该电路板兼容？：只有带有边缘连接器引脚的FPCB才能插入板上的两个ZIF连接器。
3. 看到I2S模式LED，该电路板是否支持I2S麦克风？：I2S将在未来版本的电路板中得到支持。

七、总结

TDK SmartSound One评估模块为工程师们提供了一个便捷、高效的平台，用于评估TDK MEMS麦克风的性能。其丰富的特性和简单的操作方式使得它在音频设备研发和测试领域具有很高的实用性。希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地使用该评估模块。你在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。