TWS耳机方案介绍 - QuickLogic EOS S3

TWS(True Wireless Stereo)入耳式耳塞(Earbud)已经成为了智能手机用户日常的必须品(Must-have accessory)。

据市场调研机构Couterpoint报告，2020年全球预计将销售超过1亿2千9百万套TWS耳机。

随之而来的是TWS耳机行业持续不断的创新(Inevitable tide of innovation)。在语音呼叫，音乐播放，心率监测(Heart rate monitoring）和健康跟踪(Fitness tracking)之上，AirPod2的发布推出了全新的极具创新的功能 - 真无线语音控制(True Hands-free Voice Control)。

但同时市场上更多的是仍需要手动控制的型号(push-to-talk variety)。护耳式耳机(Over-the-ear)相对来说有更大的尺寸，更大的电池，因此可以支持更强大的处理能力，更佳的环境噪音抑制能力(Ambient-noise suppression)。

相比之下语音唤醒和控制的TWS的设计和制造要难度大得多，更多的耳机型号仍然采用手控的方式。

以下是开发语音控制TWS所面临的八大挑战。其中包括，在不利环境下的精准的语音命令识别(Recognize the voice commands even under adverse conditions)，控制功耗至可接受的程度，以及适合于TWS的小尺寸期间成本。

第一大挑战，就是在噪音环境下，如火车站，人行道，或人声嘈杂的小餐馆(Bustling cafe)。经验和历史表明，当设备无法对用户的语音命令快速的和准确地反映的时候（Promptly and accurately)，用户是缺乏耐心的。就如同零售卖场(Retail store)不喜欢库存和退货一样。

理论上，以上问题已经得到了完美的解决。领先的噪音消除(Noise suppression)和语音识别解决方案可以提供高品质的用户体验。解决方案通常需要专用的(Specialized) DSP或者是MCU，拥有足够高的处理能力(Adequate processing capability)。但是高性能处理器同时需要消耗相当多的电池能量，而对于TWS耳机来说电池容量相当有限。比如Apple AirPod的电池容量仅有93mW-hr，大约仅相当于iPhone7电池容量的1%。

较小的电池限制了容量和能够提供的能量，但却不是唯一的限制。由于耳塞大部分需要入耳式设计，只有一小部分在外部(Extending outward)。较小的空间给电子和结构设计带来了巨大的挑战，以及器件小型化，如电路板(Printed circuit board)，软板(Flex cabling)，以及大规模可制造性(Manufacturable in high volume)以及成本的挑战。

其次，是对产品上市时间的挑战(Time-to-market)。消费类电子产品的特征在于对趋势的准确把握，并可以驾势而动(Ride a short wave)。所有关于性能，功耗和制造性的挑战，最终均要转化为需要快速的反应市场需求(compounded to ender the market quickly)。

最后，是关于成本。消费者的预算总是非常有限（Margins are tight)，一个新的消费者功能需求的时间窗口是非常有限的。(limited time window)。

QuickLogi EOS S3，作为一款SoC，专门应对以上挑战而生 - 灵活，高带宽，低功耗。(https://www.quicklogic.com/products/eos-s3/)

EOS S3设计专门为了满足以下需求- Aleays-on listening。拥有80MHz 的ARM Cortext-M4核心，且支持浮点预算(Floating-point unit)，支持512KB的片上SRAM，以及相当多的客户可定制信号处理加速器和I/O接口。