Design of an optimized audio framework for portable digital MEMS microphones evaluation

Modern audio systems are moving toward novel communication paradigms and these results in testing methodologies and tools able to demonstrate them. Limita-tions related to nowadays equipment mainly concern with costs and dimension factors. Microcontrollers, with their adaptability and flexibility, can be adopted for this functioning with extreme advantages for portability. An acquisi-tion/emission device communicating over USB with a host allows a stable and multi-purpose system for stereo I2S digital audio stream without limits due to fixed architecture or to analog disadvantages. PDM MEMS microphone evalua-tion, I2C communication over HID, device firmware upgrade and re-bootable configurations with non-volatile memory are its functionalities. This work covers the whole design flow of the tool starting with device specification and require-ments statement. Afterwards, the requirements are translated to the application design and the evaluation board has been implemented and tested in its quality and robustness. As for future work, could be incremented the software-side tool efficiency and precision with the purpose of further optimized and complete platform.

I sistemi audio, nel corso della loro evoluzione, stanno modificando i modelli per il trasferimento e l’acquisizione di dati. Questo implica una necessità di metodologie di test e strumenti capaci di misurarne le prestazioni. Le limitazioni degli strumenti odierni sono principalmente legate a fattori di costo e dimensioni. I mi-crocontrollori, con la loro adattabilità e flessibilità, possono essere adottati per questo utilizzo con vantaggi in termini di portabilità. Un dispositivo di acquisizio-ne/emissione che comunica tramite USB con un PC permette di ottenere un siste-ma stabile e senza le limitazioni legate ad architetture fisse e agli svantaggi dell’analogico. Le sue funzionalità sono la valutazione di microfoni digitali MEMS, la comunicazione I2C via HID, l’aggiornamento DFU e la possibilità di memorizzare le configurazioni su NVM. Questo lavoro copre l’intero flusso della progettazione dello strumento partendo dalla definizione delle specifiche. I requi-siti sono stati tradotti nella realizzazione del framework ed il sistema è stato testa-to. Sviluppi futuri sono principalmente connessi all’ampliamento del lato software del framework per migliorarne ed estenderne le funzionalità e incrementarne la precisione di misura ottenendo una piattaforma più completa e versatile.