低功率关键短语检测制造技术

本文公开了用于低功率关键短语检测的系统和技术。音频样本可在功率管理集成电路(PMIC)中被捕捉。此处，PMIC在物理上不同于集成系统的传感器电路，并且PMIC具有比传感器电路更低的功率泄漏。集成系统可基于触发器来唤醒。音频样本可随后被传送到集成系统以执行关键短语检测(KPD)。集成系统可响应于KPD的完成而被置为睡眠。

Low power key phrase detection

A system and technology for low power key phrase detection are disclosed. Audio samples can be captured in the power management integrated circuit (PMIC). Here, the PMIC is physically different from the sensor circuit of an integrated system, and the PMIC has a lower power leakage than the sensor circuit. Integrated systems can be awakened based on triggers. Audio samples can then be transmitted to the integrated system to perform key phrase detection (KPD). The integrated system can be set to sleep in response to the completion of KPD.

【技术实现步骤摘要】
低功率关键短语检测
本文所描述的实施例一般涉及低功率设备，并且更具体地涉及片上系统(SOC)低功率关键短语检测(KPD)。
技术介绍
存在对可穿戴设备，并且更具体地，对语音激活可穿戴设备的与日俱增的需求。语音激活一般包括用于采样和解释声音数据以实现语音激活的多个传感器和处理器。通常，在诸如目前可用的SoC设计之类的集成处理平台中实现这些功能。SoC常常被设计为处理其他任务，诸如通信、传感器解释、媒体回放或一般处理。如此，SoC倾向于是功率饥饿型(powerhungry)的；在低功率设备实现中减小它们的功效常常是关于可穿戴设备的问题。附图简述图1是根据实施例的用于KPD的系统的框图。图2是根据实施例的用于KPD的传感器中枢工作流的示图。图3是根据实施例的用于低功率KPD的系统的框图。图4是根据实施例的用于低功率KPD的传感器中枢工作流的示图。图5是根据实施例的用于低功率KPD的方法的示例的流程图。图6是例示可在其上实现一个或多个实施例的机器的示例的框图。具体实施方式SoC和其他集成系统开发者经常在关键短语检测(KPD)或语音唤醒(WoV)使用情形期间遇到管理平台功率耗尽的问题。这个问题出现在各种应用中，诸如在可穿戴设备、电话、平板、IVI系统以及其他应用中。诸如使用KPD的WoV之类的非接触唤醒已成为标准平台特征并且趋向于成为用于诸如头戴式设备、无线耳塞式耳机、电话以及平板之类的可穿戴设备的普遍选择。而支持KPD的可穿戴产品的欠佳电池寿命可能尤其不受消费者喜欢。本文所描述的针对这些问题的一种解决方案是，从集成系统分离KPD实现以便在KPD子系统中维持KPD的同时允许功率饥饿型集成系统上的更积极(aggressive)的功率节省。在示例中，KPD子系统可包括用于捕捉、存储以及处理用于KPD的音频样本的数字麦克风(DMIC)、存储器缓冲器以及数字信号处理器(DSP)。可包括静态随机存取存储器(SRAM)或类似存储器块的组合以便存储声音样本。KPD子系统可包括带有DMIC的模拟音频前端、脉冲密度调制(PDM)至脉冲编码调制(PCM)转换器等，且“常开功率阱”中的时钟源用于在诸如例如可穿戴设备的SoC实现之类的许多集成系统应用中提供显著功率节省。以下描述和附图充分例示了具体实施例以使本领域技术人员能理解这些具体实施例。其他实施例可结合结构、逻辑、电气、过程、以及其他变化。各个实施例的多个部分和特征可被包括在其他实施例的多个部分和特征中，或者替换其他实施例的多个部分和特征。在权利要求中所陈述的实施例包括那些权利要求的可用的等效技术方案。图1是根据实施例的用于KPD的系统100的框图。系统100包括平台105，诸如电话、平板、主板等，该平台105包括SoC110和音频子系统165。SoC110包括传感器中枢115。可在单个集成电路(IC)上制造传感器中枢115，及其内部例示的组件。传感器中枢115包括处理器120(例如，中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)等)、系统存储器125(例如，静态随机存取存储器(SRAM)、动态RAM(DRAM)等)、功率管理单元(PMU)130以及直接存储器存取(DMA)块135。传感器中枢115还可包括音频子系统165的组件，诸如先进先出(FIFO)缓冲器145，以及调制转换器，诸如脉冲密度调制(PDM)块155和PDM到脉冲编码调制(PCM)转换器150。PDM块155可经由控制线170和数据线175被耦合至数字麦克风(DMIC)160和180以完成音频子系统。在操作中，系统100包括“常开”或接收功率以便捕捉音频并执行KPD的若干组件。这些组件包括PMU130、处理器120以及DMA块135、PDM块155，以及PDM至PCM转换器150。此外，在系统存储器125和FIFO缓冲器145在活跃时，即在它们存储诸如由音频子系统165捕捉的音频样本之类的信息的任何时候，向该系统存储器125和FIFO缓冲器145提供功率。其余传感器中枢115组件可被断电或被置于降低的功率状态，以实现KPD。图2是根据实施例的用于KPD的传感器中枢工作流200的示图。该视图包括时间阶段220、225和230，其中时间阶段220在给定时间处开始，时间阶段225在时间阶段220的二十毫秒后开始，而时间阶段230在时间阶段220的四十毫秒后开始。该视图还包括用于在时间阶段220、225和230中在不同组件及其相应的功率状态之间进行区分的三个通道205、210和215。具体而言，通道一205例示在时间阶段225(功率条235)和230(功率条245)中SoC的降低的功率状态(SO或SOi1)，同时传感器中枢IC在这些时段中保持在常开状态，如功率条240和241所例示的那样。通道二210和通道三215例示了传感器中枢IC保持通电(poweredon)来处理KPD的原因。然而，简言之，在KPD期间，传感器中枢IC组件活动中不存在中断以允许传感器中枢IC进入低功率状态。通道二210例示与通道三215中例示的用于支持KPD的传感器或混杂任务集成的KPD特定任务。KPD系统以诸如每三到五毫秒并且可能高达每二十毫秒的间隔发起对来自麦克风的音频数据的传送(操作255)。数据被传送(操作275)到KPD系统，该系统包括例如执行PDM至PCM转换(操作270)。因为音频收集是持续不断的(或近似如此)，并且FIFO缓冲器趋向于为小的，所以在有足够的音频数据被捕捉来执行KPD之前，音频信息的传送可迭代数次。当存在足够的音频数据时，执行KPD(操作265)并且在时间阶段230中重复该过程。在示例中，一旦KPD被开启，音频处理获得优先权并且诸如DMA传送请求之类的任务将处于最高优先级。诸如其他传感器数据传送、处理或固件(FW)内务管理(housekeeping)任务之类的其他任务将被限制于音频样本传送之间的时间窗。管芯上的音频FIFO可捕捉样本中高达三到五毫秒(例如，取决于对面积和功率直接作出贡献的FIFO尺寸)的音频并生成DMA请求以将缓冲器冲刷到(flush)系统存储器。这在通道二210中被例示为数据传送请求块275。源自工作流200的观察可包括许多组件在整个时间都处于满功率。归因于SoC中传感器中枢的内含物，SoC倾向于停留在比其原本所在的更高功率状态。通道二210音频和通道三215传感器部分在整个时段(例如，时段260)可以不是活动的，但在两个时段之间，传感器中枢被供电以满足用于KPD的音频捕捉和处理任务。例如，因为FIFO通常较浅，所以音频收集窗口倾向于在三到五毫秒之间并且样本被持续地移动至SoC的更大系统存储器。因此，关闭传感器中枢通常是不可能的，因为要么音频正被捕捉，要么存在一些KPD处理要执行。此外，虽然存在其中传感器中枢可能被断电的时段，但是如果窗口太短(这是典型情形)，则不会有净能量(netenergy)被节省下来。以上所描述的系统100和工作流200表示可在各种应用中发现的KPD操作。此类应用的示例可包括使用利用两个到四个麦克风通道以一采样速率捕捉的音频样本的最小时间片值来检测人类声音的存在。在示例中，可使用针对四个麦克风的十六千比特每秒(Kbps)的二十毫秒样本。在该示例中，二十毫秒的样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低功率关键短语检测(KPD)的系统，所述系统包括：集成系统中的传感器电路；以及功率管理集成电路(PMIC)，所述功率管理集成电路在物理上不同于所述传感器电路并且与传感器电路相比，具有低功率泄漏，所述PMIC用于：捕捉音频样本；以及在所述集成系统唤醒时将所述音频样本传送到所述集成系统以执行KPD，其中所述集成系统基于触发器而被唤醒，并且其中所述集成系统响应于所述KPD的完成而被置为睡眠。

【技术特征摘要】
2017.02.08 US 15/427,6821.一种用于低功率关键短语检测(KPD)的系统，所述系统包括：集成系统中的传感器电路；以及功率管理集成电路(PMIC)，所述功率管理集成电路在物理上不同于所述传感器电路并且与传感器电路相比，具有低功率泄漏，所述PMIC用于：捕捉音频样本；以及在所述集成系统唤醒时将所述音频样本传送到所述集成系统以执行KPD，其中所述集成系统基于触发器而被唤醒，并且其中所述集成系统响应于所述KPD的完成而被置为睡眠。2.如权利要求1所述的系统，其中所述PMIC包括与所述集成系统的其他组件分开的先进先出(FIFO)缓冲器，并且其中，为了捕捉所述音频样本，所述PMIC将把来自麦克风阵列的输入存储到所述FIFO缓冲器中。3.如权利要求1所述的系统，其中，为了传送所述音频样本，所述PMIC将使用串行外围接口(SPI)，所述PMIC包括通信地耦合至所述集成系统中的第二SPI端点的第一SPI端点。4.如权利要求1所述的系统，其中所述PMIC将在把所述音频样本传送给所述集成系统之前将所述音频样本从第一格式转变为第二格式。5.如权利要求1所述的系统，其中所述触发器是在由定时器确定的间隔下激活的。6.如权利要求1所述的系统，其中所述音频样本的长度是二十毫秒。7.如权利要求1所述的系统，其中所述PMIC根据与所述集成系统分开的时钟来操作。8.如权利要求1所述的系统，其中，为了将所述集成系统置为睡眠，所述集成系统将选通断开所述集成系统的一部分。9.一种用于低功率关键短语检测(KPD)的方法，所述方法包括：在功率管理集成电路(PMIC)中捕捉音频样本，所述PMIC在物理上不同于集成系统的传感器电路并且具有比所述传感器电路更低的功率泄漏。基于触发器唤醒所述集成系统。将所述音频样本发送到所述集成系统以执行KPD；以及响应于所述KPD的完成，将所述集成系统置为睡眠。10.如权利要求9所述的方法，其中所述PMIC包括与所述集成系统的其他组件分开的先进先出(FIFO)缓冲器，并且其中捕捉所述音频样本包括将来自麦克风阵列的输入存储到所述FIFO缓冲器中。11.如权利要求9所述的方法，其中传送所...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·K·埃利亚斯，S·拉特南雅克，P·S·德利，M·拉杰什，D·S·克鲁斯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US