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English 导言
始终在线的语音交互已成为智能家居设备、可穿戴设备、AR/VR 和电池供电消费电子产品的核心要求。设计人员面临着一项关键挑战： 如何在保持系统持续监听的同时最大限度地降低功耗.
目前 WBC-HRA381-M10 智能 MEMS 麦克风模块 从 无锡硅源科技有限公司（SISTC(无锡硅源科技有限公司） 为了应对这一挑战，它将高性能 MEMS 麦克风与 超低功耗人工智能处理使 离线唤醒词检测 和 语音活动检测（VAD） 微安级电流消耗。
本文将介绍 WBC-HRA381-M10 的结构、工作模式和应用价值，重点是 低功耗 和 唤醒功能.
什么是 WBC-HRA381-M10？
WBC-HRA381-M10 是一种 支持人工智能的智能 MEMS 麦克风模块 结合在一起：
- 高 SNR MEMS 麦克风
- 模拟信号处理（ASP）
- 全天候低功耗神经处理器（LP-NPU）
- 神经处理单元 (NPU)，用于关键词定位 (KWS)
- 集成式电源管理 (PMU)
传统的数字麦克风会将音频源源不断地传输到主机 MCU，而该模块则不同，它能实现 局部推理唤醒主机系统 只有在检测到有效语音或关键字时.
相关产品概述： 智能 MEMS 麦克风
主要功能概览
1.超低功耗始终保持运行
功耗对于电池供电和始终监听的设备至关重要：
- VAD 模式： ~70 µA
- KWS 激活模式： ~160-170 µA
通过使用事件驱动模拟前端和 LP-NPU，麦克风可全天候保持工作状态，而不会耗尽系统功率。
2.集成唤醒词和语音检测功能
该模块支持 离线语音智能:
- 内置 语音活动检测 (VAD)
- 关键词搜索 (KWS) 支持多达 30 个预定义唤醒词
- 无需云连接
因此，它非常适合隐私敏感型应用和必须即时响应的产品。
3.高声学性能
尽管功耗低，但声学性能依然强劲：
- 信噪比： 65 分贝
- 声音过载点： 129 dBSPL
- 灵敏度容差： ±1 dB
- 全向响应
即使在嘈杂的环境中，也能确保可靠的唤醒词检测。
4.用于空间受限设计的紧凑型模块
- 包装尺寸 3.5 × 2.65 × 1.0 毫米
- 针对可穿戴设备、耳塞和紧凑型物联网设备进行了优化
智能架构：低功耗唤醒词如何工作
始终运行的 LP-NPU（事件驱动型）
目前 LP-NPU 它使用轻量级二元神经网络持续监测音频特征。它的运行功耗极低，并始终保持激活状态。
- 检测人声（VAD）
- 滤除稳态背景噪声
- 仅在需要时触发系统唤醒
分层人工智能处理
- VAD 模式： LP-NPU 连续监听（~70 µA）
- 唤醒活动： 检测到人声
- KWS 模式： 主 NPU 启动以识别关键字
- 中断输出： 主机 MCU 唤醒并采取行动
这 分层人工智能方法 大大降低了系统平均功耗。
运行模式
语音活动检测（VAD 模式）
- 随时随地聆听
- 检测到语音时中断输出
- 超低功耗备用系统的理想选择
连续关键词搜索（KWS 模式）
- 连续关键词推理
- 耗电量略高
- 适用于需要即时语音命令响应的场合
超低功耗唤醒模式（VAD + KWS）
- 默认低功耗 VAD 监测
- 仅在语音检测后自动切换到 KWS
- 最佳平衡 响应速度和电池寿命
典型应用
WBC-HRA381-M10 专为各种人工智能音频产品而设计：
- 智能扬声器和智能家居控制器
- TWS 耳塞和耳机
- 智能手表和健身可穿戴设备
- AR/VR 眼镜
- 智能手机和平板电脑
- 电池供电的物联网设备
有关唤醒词技术的更多背景信息，请参阅
- 外部参考资料： 为嵌入式系统寻找关键词 (TensorFlow Lite Micro 文档）
- 外部参考资料： 语音活动检测概述 (电气和电子工程师学会信号处理杂志）
设计与集成优势
- I2C 接口 用于简单的主机通信
- 基于中断的唤醒信号
- 减少 MCU 负载和系统 BOM
- 缩短语音产品的上市时间
通过将智能直接嵌入麦克风，系统设计人员可以简化固件、降低功耗预算并改善用户体验。
结论
目前 WBC-HRA381-M10 智能 MEMS 麦克风模块 代表着新一代 始终在线的超低功耗语音接口.通过将高质量声学与集成的人工智能唤醒词处理相结合，它使设计人员能够设计出反应灵敏、私密且节能的声控产品。
如果您正在开发的下一代智能设备依赖于 低功耗和可靠的唤醒词检测该模块提供了一个令人信服的解决方案。
了解有关 SISTC 智能麦克风解决方案的更多信息：
https://sistc.com/product/smart-mems-microphone/
