【应用】32位MCU在中高端音频处理系统中的应用

时间： 2017-07-18 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

会议语音系统，家用摄像头，智能家居，等等，我们身边许多产品都会涉及对声音的采集、存储、播放等操作，有了这个功能，这些产品便拥有了人机互动的本领。因此，音频处理在设计中起到了很重要的作用！

如图1所示，在对音频信号的处理上，涉及多个方面，比如，音频信号的采集、去除噪声、音频编解码、数字传输、存储等等，普通的MCU，很难用一颗芯片集成如此众多的功能。而且，音频信号是连续的信号，还需要MCU具备很高的处理速度，才能不会出现信息丢失、信号卡顿的现象。因此，在对音频信号处理上，对MCU提出了很高的要求。

图1：EFM32PG1B200在音频处理应用中的框图

作为世界知名的精密混合信号提供商，美国SILICON LABS新近推出了高性价比、精密混合信号芯片EFM32PG1B系列32位MCU，芯片内部结构，如图2所示。该MCU以其模拟性能好、集成辅助运算外设丰富、速度高以及功耗低等诸多优势，完全可以胜任对音频信号的处理！如下，详细描述了EFM32PG1B系列MCU在音频信号处理上的优势。

优势1：EFM32PG1B200模拟性能先进

对于音频信号的处理，为了使信号不失真，首要的是要求处理芯片模拟性能优秀，只有采集来的原始信号是准确的，后续信号的处理才有意义。另，在播放的时候，也只有数模转化（PWM）精度高，也才能有很好的信号再现。

1）EFM32PG1B200集成了精度为12位的ADC，最高转化速率可达1MSPS，这对8~44KSPS音频采样速率，可以很好地满足音频信号采集需求；

2）EFM32PG1B200集成了2个精度为16位的PWM，可以很好的还原声音。

优势2：EFM32PG1B200可实现语音信号的高速处理

1）内部集成了高性能系统时钟，最高可以达到40M，这为语音信号的转化、计算、存储等，提供了高速引擎。

2）集成了DMA功能，无论是音频信号的采集还是音频信号回放，DMA都有力的保证了音频信号的高速性及连续性。

3）集成了DSP及FPU，这给音频信号进行数字滤波处理【FFT，或FIR算法】提供了强大的助手。

“连续性”是音频信号处理的一个重要特征，在处理中，它要求连续不断且不能有卡顿的现象，否则就会被听众的耳朵捕捉到、给他们带去不好的体验。EFM32PG1B200的DMA外设及40M的内部高速振荡器，为连续缓存及信号的高速处理奠定了坚实的基础。并且，硬件加速器DSP及FPU在FFT、FIR等算法中，更是如虎添翼，极大地提高了信号的计算速度，在去噪声及音效处理上，显示出了巨大的优势。

优势3：EFM32PG1B200可实现超低功耗

1）在运行时，功率密度最低可至87uA/MHz。

2）拥有EM0~EM4多个功耗模式，用户可根据需要灵活配置，并在EM4模式下，最低可至20nA！

3）ADC、UART、TIMER等，外设也具备低功耗特性。

有许多需要音频处理的产品会用到电池供电，有低功耗的需求。Silicon labs的EFM32系列产品号称全球最低功耗的MCU，以其外设功耗低、运行功耗低、功耗模式丰富而闻名。EFM32PG1B200是EFM32系列产品中的一员，且推出时间较近，因此，功耗非常优秀。这可以为用户在使用产品过程中，降低电池费用的支出、减少更换电池的麻烦。