出门问问单麦降噪算法移植到DSPG芯片搭载QCC3020完美设计话务耳机

现在生活节奏的快速，一天几十个电话也是有可能的，带上话务耳机，一边继续手上的工作，一边电话沟通也是很正常的现象。对于很多话务耳机来说，纤长的滑杆，半圆弧的滑动，滑杆的末端靠近嘴巴，也是通话MIC的位置，这种结构形态产品，适合单个MIC的设计。然而单MIC的通话，对于静态的噪声抑制比较优秀，动态的环境噪声和风噪的抑制能力也是有限，往往效果都不是很理想；2MIC的设计对动态的噪声和风噪有比较好的抑制作用，但是滑杆旋转位置不确定，MIC的距离和GAIN增益就没法确定，2MIC的算法就不起作用。基于这些痛点，推出一个新的可行性设计方案，QCC3020搭载DSPG的D4芯片，在D4芯片移植出门问问的单声道通话降噪算法，这样既保留原来的产品QCC3020传统音频优势不变，又能将出门问问的通话降噪算法在D4上面跑，D4将MIC的模拟信号经过算法后，以数字信号传输给QCC3020，QCC3020正常的输出模拟音频即可。

1. 出门问问是一家算法公司，拥有全套自主研发的语音交互8大关键技术：

■多达8个麦克风阵列的信号处理算法

■自研回声消除、声源定位，波束成形、去混响、噪声抑制等核心算法用于远场语音交互场景

■语音识别：采用业界领先的TDNN-F模型垂直领域最精确的中文识别

■热词唤醒：低功耗优化、可定制热词、多热词；采用RNN+DNN两步验证

■语音合成：端到端语音合成技术

■手势识别

■全自动睡眠检测

■主动运动姿态识别，游泳检测等

■运动教练: 自动识别和记录健身动作

■跌倒检测: 适配老年人和儿童的双重模式

■统计式模型：谷歌的BERT模型

■自然语言理解：理解近100个垂直领域和高达13个维度的复杂查询

■多轮对话：垂直领域的多轮对话，例如导航、音乐、电话等等

■知识图谱：实现5000万实体与20亿实体关系连结

■热词唤醒和多命令词识别

■自研针对可穿戴设备的高清语音信号处理算法

■结合双麦克风波束成形算法和骨传导融合算法

■实现在耳机上24小时离线交互

■垂直搜索：自研垂直搜索引擎，接入100+第三方生态

■主动搜索和智能推送：基于可穿戴、家居、车载不同场景数据和用户画像的智能推送

2. QCC3020的功能架构图如下：


内置120MHZ Qualcomm Kalimba audio DSP;
外挂可编程QSPI Flash;
支持2MIC模拟/数字；
支持SPI/I2C/UART，I2S输入；
Aptx，Aptx_HD，Aptx LL；
支持低功耗模式；
支持充电管理模式；
支持ClassD,ClassAB输出；
支持Sink和earbud工程设计；
VFBGA-90pin, 5.5*5.5mm封装；

3. D4基本性能介绍

• 超低功耗可编程DSP处理器；
• 支持第三方算法；
• 丰富的接口：SPI/I2C/UART/I2S；
• 体积小：Wlcsp36封装，2*2.4mm；
• 适用于蓝牙耳机音箱等领域；
• 集成2路ADC模数转换；
• 3路模拟MIC输入，或者3路数字MIC输入。

D4代码加载启动，支持多种接口，各种接口速率如下：

SPI up to 15.4Mbps，优先推荐选择；

I2C up to 3Mpbs；

UART up to 6Mbps；

D4的 1MIC通话功耗如下：

休眠模式：70uA

1MIC低功耗模式：0.8mA;

1MIC通话降噪模式：3.3mA;

数字MIC支持采样率：8，16，22.5，32，44.1，48K，16Bit/24Bit;



4. 产品原理图整体设计如下：

5. 产品PCB layout设计细节注意：
QCC3020的电源和地是很关键的地方，所以PCB走线优先考虑芯片的电源和GND的完整性，再到晶振/RF/信号；信号线尽量远离电源和干扰源，RF天线预留足够的空间和干净的GND;



QCC3020信号层走线细节：内层信号GND包裹，相邻层有完整的GND隔离，减少层与层间信号的互相干扰；



D4电源和MIC模拟信号再TOP走线细节：MIC的走线远离电源线，使用GND线包裹，TOP层的GND也需要保证完整性；



D4信号层走线尽量有GND包裹，尽量减少和电源的并行，模拟信号线和数字信号线分开，最好成组出线，减少干扰；



6. 产品通话调试，搭建的调试硬件环境如下：
QCC系列调试底板+QCC3020+D4模块搭建实际调试环境；



7. QCC3020代码整改和D4降噪算法移植
QCC3020基本代码系统初始化：



QCC3020的通讯SPI口初始化：



问问算法在D4芯片初始化加载：



D4通过UART录音，加载出门问问算法前后测试效果图：