标签: 音源追踪定位模组

产品概述： AR1105 是一款专用于音源定位寻向的模组 。模组 选用行业最新算法内核 DSP 芯片 , 并 综合简单易用 的 原则 而设计。 AR1105 模组需要搭配 3 颗间距都为 10 mm 数字麦克风，利用每 2 颗数字麦克风组合的心形指向性，能够方便快速的辨识圆周 6 个方向的音源方向。 对 比常规的需要 4-6 麦，甚至更多麦的阵列麦模式， AR1105 的方案则小巧实用，适合众多小型设备的设计选用。 AR1105 在进入工作状态后，会不断的刷新音源的方向角度，并即时通过模组的 6 个方向 IO 端口输出高电平，传送给 后级 MCU 主板进行方向引导。 AR1105 除了对音源方向定位跟踪之外，还预留了音频输出端口，可以吧数字麦阵列捕获 的声音由模拟端口或者数字音频端口输出，由下一级音频系统选择使用。 模块 端口 采用半孔焊盘 及排针插孔 设计，体积小巧（长 37 mm, 宽 2 6 mm ）。在已成型的产品中，可以通过转接板快速 接入；而在新产品设计时，则可以按模块尺寸图，直接做焊盘形式焊接在系统板上，方便各类产品的设计生产使用。 应用领域： 主要应用各类 智能互动及安防监控等产品设备 。 工控监听，工业机器人等设备 玩具机器人，娱乐交互智能等设备 音源自动寻位智能小车系统，智能驾驶系统等。 智能摇头摄像头，自动音源追踪预警等安防报警设备。 智能多人视频会议通话设备。 语音识别智能设备。 人声采集录音拾取设备 外形框图 模块外形及接口示意图 模块脚位定义说明： 脚位 功能定义 说明 1 +5V 模块电源供电输入 （ +4 V～ +6.5V ） 2 GND 模块电源地线 3 0° 音源 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 4 6 0° 音源 6 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 5 12 0° 音源 12 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 。 6 18 0° 音源 18 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 7 24 0° 音源 24 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 8 30 0° 音源 30 0° 方向输出 IO 端口（输出为高电平，角度值可自定） 9 IO1 预留 IO 1 ，默认电源指示。上电高电平，启动后为低电平。 10 IO0 预留 IO 0 11 GND 模拟音频地线 12 MIC_OUT 阵列麦克风捕获处理之后的音频输出 （模拟音频信号） 13 L_LINE IN 备用音频线路输入左声道（从 18 脚 D_LINT OUT 数字输出） 14 R_LINE IN 备用音频线路输入右声道（从 18 脚 D_LINT OUT 数字输出） 15 LRCK I2S 数字音频 LRCLK 采样率 16 kHZ ,16 位 1 6 BCLK I2S 数字音频 BCLK 采样率 16 kHZ ,16 位 17 MIC_DOUT I2S DOUT （阵列麦克风捕获 处理后数字音频输出） 1 8 D_LINE OUT 备用 I2S 数字音频输出（由 13,14 脚输入的音频经 ADC 输出） 1 9 +3V3 数字麦克风工作电源输出 20 GND 数字麦克风电源地线 21 CLK0 数字麦克风 0 时钟输出 22 DAT0 数字麦克风 0 数据输入 23 CLK1 数字麦克风 1 时钟输出 24 DAT1 数字麦克风 1 数据输入 附： 1,数字麦克风端口MIC0可以同时接2个数字麦克风，通过使能设置左右声道，默认右声道为输出。 2， 17脚 I2S数字音频与 12脚MIC OUT 模拟音频为同时输出，可按需选用数字或模拟音频信号。 模块电气性能指标： 输入电压：直流 +4V ～ + 6.5 V 工作电流： 2 8 - 31 mA 数字麦克风时钟端口输出为 714 kHZ （低功耗时钟） 。 逻辑 高电平电压为 3.3V ， 角度 IO 端口输出高电平有效。 定位角度为圆周的 6 个方向，每角度间隔为 60 度夹角。 MIC OUT 模拟音频输出端口阻抗 1 0 k Ω 输出幅度 最大 1 V rms. I2S 数字音频格式 : 采样率 16 k 16 位，标准 I2S 格式，主模式。 阵列麦克风 拾取范围 : 10 cm- 2 00cm （按本规格书推荐麦克风测试 ） 工作温度: -20 度～ + 8 5 度 工作湿度 : 相对湿度小于 90% 模块尺寸规格 半圆焊盘长 为 1 .5 mm 宽为 1 mm 系统间基本 连接 框 图 : 三 数字 麦克风 阵列系统 连接图 上面框图是最基本的应用连接方式，只要吧三个数字麦克风的数据引脚接入 AR1105 的相应端口，在模组的角度输出端口会按即时的音源方向输出高电平。 任何需要即时角度信息的智能 设备主板 ，在 得到角度信息后， 再 按照需要的功能处理各种交互动作设置，比如智能机器人的循声摇头，智能小车的跟踪声源转向，监控设备寻声拍摄， 会议设备跟踪说话人方向等等，及 其他各类需要定音源定位的交互应用 设备 。 三个数字麦需要选择相同型号规格，一致性接近的数字麦型号。常规推荐 -26 d BFS ( 相当于电容麦克风的 -42 dB 规格 ) ，或者 -29 d BFS （相当于电容麦克风 -44 dB 规格） 。 数字麦的误差率请尽量选用误差率为 ± 1 d BFS ，可以最大减少麦克风之间拾音差异。 阵列麦在经过 DSP 处理后，除了输出角度数据外，还可以输出捕获的音频信号，在有需要的情况下，可连接至后级主板音频输入端。这个音频输出包括数字和模拟信号输出， 常规按上图的直接选用 12 脚的 模拟输出端口 ； 特殊需要时，也可以连接至 15,16,17 的数字音频 I2S 输出端口（数字 I2S 音频的格式默认为 16K 采样， 16 位， I2S 标准格式）。 测试套件推荐及操作指引 AR1105 是一个 DSP 处理核心板，本身无法进行单独的测试。为方便观察和测试 AR1105 的定位寻向功能效果，和音频输出的各项参数，本模组特别设计了可配套选用的三数字麦克风阵列板 3DMIC-291 ，以及用于观测调试的圆形底板 AR-6LED 。 1 ， 三 数字麦克风阵列板型号为 :3DMIC-291 ， 外形 如下图 阵列麦克风正面 阵列麦克风背面 2 ， 测试底板型号为： AR-6LED, 外形如下图 AR-6LED 测试底板正面 AR-6LED 测试底板背面 3 ，装配示意图。 AR1105 模组及阵列麦板 3MIC-291 都需要安装到圆形测试底板 AR-6LED 相应的焊盘或针座部位，焊接的方式则可以根据自己的需要而选择。 基本连接如下图，先吧阵列麦克风小板 3DMIC-291 接入 AR-6LED 的顶部，一般是在 AR-6LED 上焊接排针，而 3DMIC-291 小板上焊接排母，通过排母排针拔插方式连接。 3DMIC-291 麦克风板对应圆形底板 AR-6LED 安装部位 然后在把 AR1105 模组接入到 AR-6LED 的背部。这个接入方式可以吧 AR1105 直接焊接在 AR-6LED 的背部焊盘部位，也可以在 AR-6LED 背部相应焊盘焊接排母，而 AR1105 的端口焊接排针， 2 个板通过排针排母拔插相连。 AR1105 模组对应圆形底板 AR-6LED 安装部位 4 ，焊接实物示意图。 阵列麦克风板 3DMIC-291 与 AR-6LED 的连接实图 AR1105 模组 与 AR-6LED 的连接实图 AR1105 模组 +3DMIC-291+AR-6LED 的总安装实图 5 ，通电测试简介。 通过上述的焊接装配之后，所有的电气连接已经完成，只需要接入电源，即可进入测试。 找一根 TYPE-C 的 USB 数据线，一头插在 AR-6LED 的 USB 插座上，另一端可以插电脑或 者 5V 适配器对 AR1105 组件供电，如下图。 AR1105 模组上电启动时 AR1105 组件在插入 USB 供电时，会有一个启动过程，启动中，只点亮板中间的红色 LED ，启动时间大概 7-9 秒。 AR1105 模组进入工作状态时 AR1105 组件在 启动结束后，中间的 LED 灯 转换为蓝色 LED ，并且圆形底板周边的方向指示 LED 灯会被点亮 某一 个。这时只要在圆形板周围不同位置说话或者播放音频文件，可以观察到圆形底板的角度指示灯，会随时根据声音位置变化而点亮不同角度。 AR1105 模组与外部设备连接示意图 AR-6LED 底板上预留了多种 IO 数据端口以及音频端口，可以在需要时，很方便的通过排针与外部其他设备进行通讯和音频传输。上图是常规应用与外部设备的连接示意图。 设计应用附加说明 选用数字麦克风的时候，建议选用 外形封装是那种进声孔在麦克风底部 的，即需要在 PCB 表面穿孔的方式设计。这样的设计使得阵列麦克风的每个麦克风都在同一个平面，最大减少每个麦克风之间拾取声音的差异和不平衡。 圆形底板 上 丝印标注的角度值仅供参考 ；因为声音是在阵列麦四周转动，所以，任何一个起点设置为 0 度起点都是可以，每个角度间距均匀的按 60 度划分就可以。 此组件的 最大功能是对阵列麦克风周围的声音进行跟踪定位 ， 而对捕获 输出的音频 并 不做特殊处理，比如降噪，消回音，波束拾音等等功能 都不具备。因此在某些需做语音处理的设备上，需要注意此输出音频的特性，再考虑后端的电路如何设计。 目前规格书描述的阵列麦克风板，搭配的是灵敏度为 -29 dBFS 的规格型号，拾音距离在 10-200 cm 范围内，如果需要更远的拾音距离，可以选配更高灵敏度的数字麦克风型号。 此组件的设计使用 ， 不需要 任何 软件源码资料以及 SDK 开发包， 只需要简单的搭配角度 IO 去设计应用，至于如何用的更完善，可与本公司工程人员互相交流咨询。 阵列麦克风的距离最佳状态为等边三角形的排列，每个麦克风的以拾音孔之间距离为 10 mm, 如果需要拉长或缩小甚至减少麦克风数量，则无法保证拾音定位准确性，具体可在调试中根据实际效果确认。