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1、富迪消回声和消噪声 技术在手机中的应用2007-12-28（电路及系统篇）目录 前言 富迪消回声和消噪声技术原理 FM2010硬件设计 FM2010各种状态的设置和信号流程 FM2010在手机系统中启动时序及要点 消回声的结构设计要点和Beam-forming麦 克风设计 如何提高WLCSP封装在生产中的成品率 参数调节和FMTuner/SAMTuner使用及录 音软件的使用前言 富迪科技作为消回声和消噪声技术领先的提供商 ，目前在手机上的应用也日益成熟。鉴于手机的 元器件集成度高和对元器件封装的越来越小的需 求，我们专门开发小封装WLCSP（Wafer Level Chip Size Pac
2、kage 晶圆级芯片大小封装）的芯 片FM2010-WE。 它的主要特点除了封装小之外还有功耗比较低（ 两个麦克风工作时25mW/单个麦克风工作时 20mW/硬件bypass时15mW） 其他功能和别的芯片都相同（LP30算法系列）富迪科技消回声消噪声基本原理简介 消回声原理：采用麦克风阵列，其中主麦克风来收集有用的信号，参考 麦克风收集回声信号，DSP算法分析参考麦克风的回声特 征，将主麦克风收到信号中的回声消除，只送出去近端有 用的信号 消噪声原理：采用麦克风阵列，其中主麦克风采用单指向特性的麦克风 来拾取有用的信号，参考麦克风采用全指向的麦克风来拾 取周围的噪声。DSP算法通过比较这两个
3、麦克风收到信号 的差别来从嘈杂信号中甄别有用的信号，并将无用的信号 衰减20dB以上。FM2010在手机中的硬件电路设计麦克风的偏置电路麦克风的偏置电路必须是独立供电 的不能与其它的共用，电压从 2.5V到5V，而且必须使用LDO 供电不能使用DC/DC，以防止微 弱的电源干扰从麦克风窜到信号 通道中去放大。系统电源和参考引脚的滤波系统电源有VDD_CODEC和 VDD两个引脚，都使用 1.8V，但是为了隔离数字 电源的噪声耦合到codec 电源中，要求串一个磁珠 在两个电源中间。各个电源和参考电源引脚上 要接上退藕和滤波电容FM2010与手机系统控制接口1. I2C控制下载参数2. 上电后R
4、ESET控制4. 时钟来自手机系统， 幅度不能大于1.8V3.为了通过CTA测试，控制 FM芯片进入硬件bypass模 式。上升沿触发。5.FM芯片的供电控制，只有在 通话时或者录音时将电源打开手机系统控制FM2010的时序FM2010与手机系统信号接口1.麦克风接收信号2. Lineout输出经过消回声和消噪声处 理后的信号到手机的麦克风输入端3. 参考信号从手机的喇 叭输出端引过来作参考FM2010内部信号流程和模式选择Analog Communication Mode ControlClock Input/OutputXTAL_IN XTAL_OUTLine-Out OutputLINE
5、_OUTDACPGALINE OUT I/FSHI I/F orSDA SCLINTERFACEDSP and Firmware :-SAM Beam forming & Noise Suppression-SAM AECControls and I/ OOSCROM/RAM & ParameterHW AcceleratorSelf TestFilter & parameters.RESET_Reset ControlPWD_Power ControlVDD_SVDD_DVDD_ AnalogVDD_ DigitalMIC1_NMIC0 MIC1 LINE_IN_NLine-InInputM
6、IC0 I/FMIC0 I/FLINE IN I/FPGAPGAPGAADCADCADCLINE_IN_PMIC1_PMIC0_NMIC0_PEEPROM I/FIRQ_ANAswitchIRQ_ANASHI_SSHI/ EEPROM Selection1. 正常模式，信号经过FM 芯片消回声、消噪声处理 后送出这时候送到芯片的 参数是normal mode参数我们可以通过SHI口来 回读DSP参数，以判断 是否参数正确FM2010内部信号流程和模式选择Analog Communication Mode ControlClock Input/OutputXTAL_IN XTAL_OUTLine
7、-Out OutputLINE_OUTDACPGALINE OUT I/FSHI I/F orSDA SCLINTERFACEDSP and Firmware :-SAM Beam forming & Noise Suppression-SAM AECControls and I/ OOSCROM/RAM & ParameterHW AcceleratorSelf TestFilter & parameters.RESET_Reset ControlPWD_Power ControlVDD_SVDD_DVDD_ AnalogVDD_ DigitalMIC1_NMIC0 MIC1 LINE_IN
8、_NLine-InInputMIC0 I/FMIC0 I/FLINE IN I/FPGAPGAPGAADCADCADCLINE_IN_PMIC1_PMIC0_NMIC0_PEEPROM I/FIRQ_ANAswitchIRQ_ANASHI_SSHI/ EEPROM Selection2. Analog Comm模式，信号只 是经过麦克风PGA直接送到 lineout PGA再送出去，完全没 有经过DSP处理，这时候信号增 益可以通过1E4A和1E4C来设置Analog Comm模式，是用于CTA测试的，它的进入方式是通过将IRQ_ANA 由低电平向高电平跳变的上升沿触发进入，这时候我们可以通过
9、SHI口 回读参数3FC01E4A和3FC61E4C来判断是否模式切换成功FM2010内部信号流程和模式选择Analog Communication Mode ControlClock Input/OutputXTAL_IN XTAL_OUTLine-Out OutputLINE_OUTDACPGALINE OUT I/FSHI I/F orSDA SCLINTERFACEDSP and Firmware :-SAM Beam forming & Noise Suppression-SAM AECControls and I/ OOSCROM/RAM & ParameterHW Acceler
10、atorSelf TestFilter & parameters.RESET_Reset ControlPWD_Power ControlVDD_SVDD_DVDD_ AnalogVDD_ DigitalMIC1_NMIC0 MIC1 LINE_IN_NLine-InInputMIC0 I/FMIC0 I/FLINE IN I/FPGAPGAPGAADCADCADCLINE_IN_PMIC1_PMIC0_NMIC0_PEEPROM I/FIRQ_ANAswitchIRQ_ANASHI_SSHI/ EEPROM Selection3. 硬件bypass模式，信号经过 麦克风PGA和ADC送到li
11、neout DAC和PGA再送出去，没有经过 DSP处理，比Analog comm模式 多经过了一对ADC和DAC硬件bypass模式，是在正常模式时：将1E4F0，这时芯片会将mic0信号在ADC后送到lineout DAC 将1E4F2，这时芯片会将mic1信号在ADC后送到lineout DACFM2010内部信号流程和模式选择4. 软件bypass模式，是在正 常模式时将各个模块处理过程 关闭，不对信号进行处理Linear AEC: 1E45 bit8 (0=off 1=on)Beam-Forming: 1E46 bit5 (0=off 1=on)Big Echo: 1E45 bit14 (0=off 1=on)Post Filter: 1E45 bit14 (0=off 1=on)FM2010在手机系统中的增益设置分配在手机系统中由于FM2010扮演的角色是一个将噪声和回声 消除了麦克风，而且他的输出也是到手机系统的麦克风输 入端。但是有一点需要注意，因为FM2010本身是一个系 统，因此不可避免会带来系统噪声，所以在系统的设计上 除了尽可能将电源等噪声降低外，重要的一点是将输出的 信噪比提高。这样就是尽可能将前端的信号增益调大，后 端手机系统的增益调小，这样整个系统的增益维持不变， 信噪比也会提高。
