TDK SmartSound One評估模塊使用指南

一、引言

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

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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備，它與任何帶有邊緣指形引腳的TDK MEMS麥克風柔性印刷電路板（FPCB）兼容。該模塊支持多種麥克風音頻輸出接口，包括模擬（單端和差分）和數字（PDM）接口。其設計初衷是為客戶提供一個平臺，使其能夠輕松評估TDK MEMS麥克風的性能。用戶可以通過USB記錄音頻，從而評估關鍵性能規格和特性。同時，該電路板的設計保證了音頻信號的完整性，使得麥克風的全部性能能夠在USB記錄或實時流中得以體現。

三、關鍵特性

1. 一體化麥克風接口評估模塊：集多種功能于一體，方便對不同類型的麥克風進行評估。
2. 標準USB連接：既用于電源輸入，又用于數據輸出，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輸出類型。
5. 高質量立體聲音頻捕獲：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據。最多可以將兩個（相同音頻接口類型）的TDK FPCB麥克風連接到ZIF連接器上，以便在任何音頻錄制軟件中測量音頻輸出。

主機計算機設置

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（參考標識DS5），以確保成功啟動。
2. 識別設備：將電路板插入PC等主機后，它將被識別為音頻卡，可在任何音頻錄制軟件（如Audacity）中進行錄制。Audacity是一款免費軟件，可從https://www.audacityteam.org/下載。
3. 聲卡設置：在Windows系統中，需要對聲卡設置進行一次性配置。具體步驟如下：
   • 打開聲音設備管理器（控制面板 -> 硬件和聲音 -> 聲音）。
   • 右鍵單擊“USB AUDIO CODEC”設備。
   • 在“高級”選項卡下，選擇2聲道、16位、48000 Hz（DVD質量），然后點擊“應用”。
4. 驗證配置：
   • 在未連接任何麥克風FPCB的情況下，打開Audacity。
   • 將輸入設備配置為“LINE IN USB AUDIO CODEC”，輸出設備根據用戶喜好選擇（如揚聲器或耳機）。
   • 在SmartSound One處于待機模式（DS5 LED閃爍）時點擊錄制，此時應在左聲道看到 -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跳線來應用 +30dB增益，從而使測試音調水平達到 -10dB。MIC_BOOST跳線的位置可參考圖1或“配置頭設置”部分。

五、用戶硬件配置

復位按鈕

按下復位按鈕是手動重置板載DSP和ADC的方法。如果設備因任何原因出現故障，按下此按鈕可使電路板加載出廠默認設置。

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啟動時處于待機模式，按下“MODE”按鈕將按以下順序循環切換模式：

1. 待機模式：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。內部生成的測試音調將在左右聲道輸出，此時麥克風輸出未連接，用戶需要切換模式以激活相應的麥克風類型。
2. 模擬模式：ANA_EN LED（DS2）將亮起，指示模擬麥克風已連接。來自模擬柔性板的信號將被路由到ADC，轉換為數字信號后再路由到DSP和USB編解碼器，以便在PC上進行錄制/捕獲。
3. PDM模式：PDM_EN LED（DS3）將亮起，指示PDM數字麥克風已連接。DATA輸出將被路由到DSP和USB編解碼器，以便在PC上進行錄制/捕獲。
4. I2S模式：在當前版本的電路板上，I2S_EN LED（DS4）處于禁用狀態。

配置頭設置

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

1. AUXADC1：默認未填充，保留用于未來使用。

2. MIC_BOOST：默認未填充。填充此跳線將在DSP中為所有麥克風信號路徑應用 +30dB的數字增益。用戶如果想快速實時監控輸出信號，可以填充此跳線。此外，還可以根據以下公式在這兩個引腳之間填充外部電阻R，以調整0到 +30dB之間的數字增益： $GAIN (dB) =30 *[1-(R /(10 K+R))]$	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：默認填充。填充跳線將任何支持的麥克風配置為高質量模式；未填充跳線將在適用的情況下將麥克風配置為低功耗模式。對于模擬麥克風，高質量模式（HQM）將麥克風VDD偏置為2.75V，而低功耗模式（LPM）將麥克風VDD偏置為1.8V；對于PDM麥克風，HQM模式將提供給麥克風的時鐘設置為3.072MHz，而LPM模式將時鐘設置為768kHz。
4. SELFBOOT：默認填充。填充跳線允許自啟動工廠DSP配置文件；未填充則會導致無法啟動預編程配置文件。

六、常見問題解答

1. 能否使用兩個不同輸出類型的麥克風？：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?；旌喜煌涌诘柠溈孙L（如1個模擬和1個PDM）可能會導致故障或異常行為，并可能損壞電路板。
2. 哪些TDK MEMS麥克風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？：I2S將在未來版本的電路板中得到支持。

七、總結

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麥克風的性能。其豐富的特性和簡單的操作方式使得它在音頻設備研發和測試領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？歡迎在評論區分享。