Dalam dunia proyek mikrokontroler, para insinyur terus-menerus mendorong perangkat keras hingga batas absolutnya. Sebuah proyek terkini yang mendemonstrasikan pemutaran audio pada mikrokontroler 16 sen telah menangkap imajinasi komunitas, memicu diskusi tentang cara meningkatkan implementasi dan ke mana teknologi biaya ultra-rendah ini dapat mengarah.
Spesifikasi Utama CH32V003:
- Harga: $0.16 USD
- Core: 32-bit RISC-V
- Memori Flash: 16KB
- RAM: 2KB
- Frekuensi CPU Maksimum: 48MHz
- Pilihan Paket: TSSOP20, QFN20, SOP16
Penyempurnaan Teknis untuk Kualitas Suara yang Lebih Baik
Proyek asli berhasil membuat mikrokontroler CH32V003 memutar audio melalui output PWM, tetapi anggota komunitas langsung mengidentifikasi area untuk perbaikan. Salah satu saran kunci melibatkan penambahan filter RC low-pass sederhana ke rangkaian speaker, yang akan secara signifikan mengurangi kualitas audio yang berdengung.
Jika Anda tahu Anda menggerakkan sample rate 8kHz, Anda dapat merancang filter Anda dengan cutoff itu, dan hasilnya akan terdengar jauh lebih baik.
Filter ini akan menghilangkan sinyal pembawa PWM frekuensi tinggi sekaligus melestarikan konten audio yang sebenarnya, menghasilkan reproduksi suara yang lebih bersih. Prinsipnya sederhana - dengan mencocokkan frekuensi cutoff filter dengan sample rate audio, Anda mengeliminasi artefak yang tidak diinginkan tanpa memengaruhi sinyal yang diinginkan.
Metode Implementasi Audio yang Dibahas:
- Output PWM dengan pemutaran sampel yang digerakkan perangkat lunak
- Kompresi ADPCM (varian 2-bit dan 4-bit)
- Sintesis suara LPC menggunakan library Talkie
- Flash I2C eksternal untuk penyimpanan yang diperluas
- Filtering RC low-pass untuk meningkatkan kualitas audio
 |
|---|
| Representasi grafis kompresi ADPCM 2-bit yang diterapkan pada sinyal audio |
Memperluas Kapabilitas Audio Melalui Komponen Eksternal
Sementara proyek asli berfokus pada memaksimalkan memori flash internal 16KB mikrokontroler, beberapa komentator menyarankan cara-cara praktis untuk memperluas kapabilitas audio. Salah satu pendekatan melibatkan penyambungan chip flash I2C untuk menyediakan penyimpanan tambahan untuk klip audio yang lebih panjang atau kosakata yang lebih luas dalam aplikasi sintesis ucapan.
Solusi penyimpanan eksternal ini akan mempertahankan filosofi biaya rendah proyek sekaligus secara dramatis memperluas aplikasi potensialnya. CH32V003 mempertahankan cukup pin I/O untuk mendukung komunikasi serial dan kontrol periferal tambahan bahkan dengan flash eksternal yang terpasang, menjadikan ini jalur peningkatan yang layak untuk proyek-proyek yang lebih ambisius.
 |
|---|
| Sebuah postingan blog yang membahas proyek mikrokontroler berbiaya rendah dan kemampuan pemutaran audio |
Konteks Historis dan Metode Sintesis Alternatif
Diskusi secara alami beralih ke preseden historis untuk sintesis ucapan, dengan komentator merujuk pada implementasi klasik dari awal era komputasi. TI Speak and Spell dari akhir 1970-an menggunakan teknik coding prediktif linier yang serupa, menunjukkan bahwa sintesis audio yang canggih pada perangkat keras terbatas adalah tradisi yang telah mapan.
Metode sintesis alternatif juga muncul dalam percakapan, termasuk referensi ke SAM (Software Automatic Mouth) dan kemungkinan mengimplementasikan codec yang lebih kompleks seperti AMR dari standar ponsel GSM. Meskipun pendekatan ini menawarkan kualitas suara atau efisiensi kompresi yang berpotensi lebih baik, mereka datang dengan peningkatan kompleksitas komputasi yang mungkin menantang prosesor CH32V003 yang sederhana.
Referensi Historis Sintesis Suara:
- Texas Instruments Speak & Spell (1978)
- Perintah "*SAY" BBC Micro
- Apple MacinTalk untuk Macintosh klasik
- SAM (Software Automatic Mouth)
 |
|---|
| Sirkuit terpadu yang digunakan dalam sintesis audio awal, menyoroti kemajuan teknologi di masa lalu |
Implikasi Lebih Luas untuk Komputasi Biaya Ultra-Rendah
Di luar perbaikan teknis spesifik, diskusi komunitas mengungkapkan kegembiraan tentang implikasi yang lebih luas dari mikrokontroler 16 sen yang mampu. Perangkat ini membuka kemungkinan untuk menambahkan umpan balik audio ke aplikasi di mana biaya sebelumnya menjadi penghalang - dari mainan edukasi hingga sensor industri dan perangkat otomasi rumah.
Keluarga CH32V003 menawarkan varian yang bahkan lebih mampu dengan kapabilitas USB dan Ethernet terintegrasi, menyarankan masa depan di mana perangkat terhubung dengan antarmuka audio dapat dibangun dengan total hanya beberapa dolar. Seperti yang dicatat seorang komentator, batasan utamanya bukanlah kapabilitas perangkat keras tetapi alat pengembangan - utilitas perencanaan pin yang lebih baik akan membuat chip ultra-murah ini lebih mudah diakses oleh pengembang arus utama.
Antusiasme seputar proyek ini menunjukkan bahwa bahkan di era komputasi yang kuat dan tidak mahal, para insinyur masih menemukan sukacita dan inovasi dalam mendorong perangkat keras termurah yang mungkin untuk melakukan hal-hal yang luar biasa. Pengetahuan kolektif komunitas membantu mengubah bukti-konsep yang cerdik menjadi implementasi praktis dengan aplikasi dunia nyata.
Referensi: I made a 16 Cent MCU Talk