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聆思多核异构AI芯片 —— CSK6 特性讲解_k6-wifi 芯片
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/CSK6芯片特色简介
强大算力 —— 多核异构
CSK6系芯片是聆思科技新一代的AI芯片SoC产品，采用了多核异构的架构：
1）集成了ARM Star MCU
2）集成了HiFi4 DSP
3）集成了聆思全新设计的AI神
经网络处理内核NPU，最高算力可达 128G。该三核处理器的设计，可以较低功耗来有效支持音频及轻量级视觉AI算力需求。
优越效果 —— 丰富AI算法
CSK6芯片在设计上专门针对神经网络算法特点，进行深度定制整合：
1）联合AI研究院，打造超100项顶级AI能力
2）在云端整合400+项云端AI功能最终实现端侧算法满足基本AI需求，云侧算法满足拓展AI需求，云+端极致的客户体验。
极致成本 —— 高集成度
高度集成的设计，极大的降低了BOM成本、生产成本：
• 单电源输入，减少外围电路；
• 内置 4路 Audio ADC；
• 内置 2路 Audio DAC；
• 6路高精度 Touch Pad；（可替代Touch IC）
• 1路 DVP Input（VGA@120fps）；（可选Camera更多更便宜）
功能强大 —— 大量外设
丰富的外设，满足更多的业务场景：
• 内置DC-DC，支持宽电压输入（2.7v ~ 5.5v）
• 硬件VAD + Touch，支撑双核深度睡眠（最低功耗 < 1mA）
• 1路 SDIO；（SD卡）
• 4路 DMIC Input；（数字麦）
• 8路 SAR ADC Input；（传感器）
CSK6芯片详细参数说明
CSK6芯片核心参数
Core
ARM STAR，Maxim speed: 300MHz
HIFI4, Maxim speed 300MHz
Memory
8MB Flash
8MB PSRAM
Total 1MB internal SRAM
Clock
Programmable clock source select
External 24Mhz high speed crystal
External 32KHz low speed oscillator(option)
Internal 32KHz low speed oscillator
Audio Codec
4 channel differential audio ADC input
2 channel differential audio DAC output
CSK6常用接口说明
| General Digital IO | Up to 33 general digital IO |
| Communication interface | 1 DVP input 4 UART standard communication port 2 SPI standard communication port 2 I2C standard communication port 3 I2S standard communication port 4 DMIC Input 1 USB1.1 full speed Device 1 SDIO standard communication port 6 touch pad input support |
| General Purpose Timer | 2 timer with 8 independent channels Support 4 LEDC output and 8 PWM output |
| DVP | VGA@120fps |
| SAR ADC | Up to 4 channels input Resolution: 12bit, Sample Rate: 1MHz |
| IWDG | 32KHz low speed oscillator 32 bit free running counter |
| UART | 4 UART interface Infrared supported |
| Working Condition | Working temperature: -40°C to +85°C |
| Development tools | Full function embedded debugging environment |
| Package | QFN64 8x8mm |
CSK6 CODEC 接口参数
Features
| Performance | - |
| DAC SNR(dB)/THD+N(dB) | 102/-85 |
| ADC SNR(dB) )/THD+N(dB) | 100/-88 |
| Input/Output | - |
| Line Out | Yes |
| Microphone | Diff/Single. Analog MIC |
| Support SR(Hz) | DAC:8k96k,ADC:8K48K |
| Features | - |
| ADC/DAC | WNF,HPF,ALC,VAD |
| Advantages | - |
| 1.Low Power<400ua 2.High DAC/ADC SNR 3.Clock Simplified Setting 4.Programmable DMIC clock | 1.Low Noise MIC bias < 10μVrms@20Hz~20KHz 2.Lowpower 3. Supply Voltage (V)/1.5v~3.6v |
Applications
• Wireless Multimedia headset
• Voice first devices
CSK6 DVP接口参数
| Features | - |
|---|---|
| Data Format | YUV422, YUV420, Raw Data (8-bit to 12-bit configurable) |
| Resolution / FPS | Scalable image size • 720p (1280x720) / 30 fps • VGA (640x480) / 60 fps (Higher rates are possible with smaller images) |
| Image Preprocessing | Capability to automatically crop the image |
| Memory Access | Designed as an AHB Master component that can access the memory without system DMAC service |
| Polarity | Flexible polarity configuration for Pixel Clock/HSYNC/VSYNC |
| Dedicated Clock-out | As the clock source of the image sensors No external oscillator needed |
Applications
• Pen Scanners
• Barcode Reader
• Unattended Surveillance
• Drones
• Security
CSK6 ADC接口参数
Applications
• remote control
• home appliance panel
CSK6 功耗参数
CSK6 的芯片内核可以使用两种供电方案：
- 通过内部的 LDO 电源 进行供电，
- 另一种是使用外部DC-DC 电源供电。如使用 DC-DC 方案，需要把 DCDC 输出电压调整到 0.95v - 1v 并且接入 vdd_core 引脚，可以进一步降低功耗，如图测试数据：
CSK6芯片竞争优势表现
CSK6 相对CSK4优势点
说明：
- CSK6可以支持更宽电压输入，方便电源适配
- CSK6集成了内置ADC，可以直接外接模拟MIC，降低成本
- CSK6扩展了更多外设支持，如DVP、LEDC、TOUCH
- CSK6采用22nm工艺，更低功耗，芯片满载运行时发热量很小，适应更多品牌产品使用
CSK6与行业语音MCU对比优势
| - | CSK6 | 友商A-1306 | 友商B-1520 | 友商C-1906 |
|---|---|---|---|---|
| 电源 | 2.7-5.5V | 3.6-5.5V | 3.0-3.6V | 3.0-3.6V |
| 主控内核 | ARM(CortexMStar)+DSP+NPU | RISC V+NPU | HIFI4*2 | HIFI4*2 |
| 主控主频 | 300MHz | 240MHz | 360MHz | 300MHz |
| Flash | 8MB | 4MB | External | External |
| SRAM | 320KB(Total 1MB) | 640KB | 3MB | 2.75MB |
| PSRAM | 8MB | None | None | None |
| Audio Codec | 4 channel | 2 channel | 6 channel | None |
| GPIO | 33(Max) | 26 | 面积是CSK6的2倍 | - |
说明：在电源供电，内核，存储器上相对友商都具有优势
CSK6与行业WIFI SOC对比
| - | CSK6 | 友商A-872(WIFI) | 友商B-128(WIFI+BT) |
|---|---|---|---|
| 电源 | 2.7-5.5V | 3.0-3.6V | 3.0-3.6V |
| 主控内核 | ARM(CortexMStar)+DSP+NPU | Cortex M4 | RISC-V + HIFI5 |
| 主控主频 | 300MHz | 384MHz | 600MHz(RISC),400MHz(DSP) |
| Flash | 8MB | External | 8M/16M |
| SRAM | 320KB(Total 1MB) | 416KB | 1MB |
| PSRAM | 8MB | None | 8M/16MB |
| Audio Codec | 4 channel | 1 channel | 3 channel |
说明：CSK6相比友商WIFI SOC，在算力和音频CODEC数量上有优势
CSK6与常规MCU对比
| - | CSK6 | 友商A-S32F4 | 友商B-L546xx | 友商C-G32F4 | 友商D-A32F4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 主控内核 | Cortex MStar | CortexM4 | CortexM4 | CortexM4 | CortexM4 |
| 主控主频 | 300MHz | 240MHz | 240MHz | 240MHz | 288MHz |
| Flash | 8MB | 2MB | 512KB | 3MB | 4MB |
| SRAM | 320KB(total 1MB) | 384KB | 200KB | 768KB | 512KB |
| 引脚数量 | 64 | 64 ~ 216 | 100 ~ 208 | 64 ~ 176 | 64 ~ 144 |
说明：CSK6在芯片性能和存储，尤其是Cache上，相对主流高性能MCU，有一定的优势
CSK6 Audio codec性能等级
| - | CSK6 | 友商A-QY | 友商B-QZ | 友商C-XT | 友商D-SX | 友商E-SJ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 位宽(bit) | 24 | 16 | 24 | 24 | 24 | 16 |
| 采样率(KHz) | 96 | 48 | 96 | 96 | 96 | 48 |
| DAC SNR(dB)/THD+N(dB) | 102/-85 | 102/-85 | 105/-85 | 101/-83 | 98/-81 | |
| ADC SNR(dB) )/THD+N(dB) | 100/-88 | 102/-85 | 102/-93 | 100/-85 | 92/-84 |
说明：
CSK6的性能和国内的Audio Codec厂家处于同一个量级，目前的AudioCodec性能足以满足现有
语音AI的需求，同时相对国内的一些低端应用如友商A或友商E的芯片产品，Audio Codec的性能
是有优势的
CSK6系列差异和设计选型
CSK6系列主要差异说明
1、CSK6002拥有内置PSRAM和内置FLASH，均为8MB
2、CSK6012/CSK6011没有内置FLASH，需要进行外接NOR FLASH，默认可以支持16MB
3、CSK6011B相对CSK6011A内置PSRAM小一些，为4MB
CSK6系列封装PIN定义差异
1、CSK6系列均为标准的QFN64封装
2、各系列在引脚定义位置上存在差异，详细见图片
3、CSK6002和CSK6012 PIN脚可以兼容，差异在于CSK6012需要外接FLASH，CSK6011A和CSK6011B分别引脚和定义对应一致
CSK6系列对比选型建议
CSK6芯片设计简介
CSK6电源设计说明
| Wide Input Range | 2.7V - 5.5V |
|---|---|
| Power Consumption | • Run Mode: 35mA(200MHz) • VAD Mode: 2mA • Deep Sleep: <1mA |
说明：
1、支持宽电压输入，只需要一个供电口，常用3.3V或5V
2、CSK6系GPIO A口能承受5V电压，可以很好适配和上位机IO电平不匹配场景
启动引导说明
| GPIOB0 | GPIOB1 | Mode Description |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Nor Flash boot |
| 1 | 0 | UART |
| 0 | 1 | Reserved |
| 0 | 0 | DSP boot only |
说明：
1、在正式设计使用时，需要注意上电时，GPIO_B0和
GPIO_B1需要为高电平，防止无法正常启动，进入其他
模式
2、需要采用串口2进行烧录时，上电拉低GPIO_B1，进
入串口烧录模式
CSK6离在线设计简介
Online & Offline
Offline
说明：
1、CSK6系芯片没有集成无线功能，当实现在线方案时，需要外接WIFI或BLE芯片
2、CSK6系芯片IO综合了多种IO使用场景，更便捷产品设计落地
视频讲解
CSK6芯片特性讲解
自有算法移移植到CSK6芯片请参考以下内容：
- AI模型量化实战：基于cifar100数据集和resnet模型构建算法模型
- AI模型训练部署：在CSK6芯片上运行你自己的AI模型
- AI模型裁剪教程 ：以resent结构为例，裁剪出适合运行在CSK6芯片上的模型
关于聆思
聆思科技是一家专注提供智能终端系统级（SoC）芯片的高科技企业，目前推出的CSK6系AI芯片已适配Zephyr RTOS。
希望了解更多有关CSK6 AI芯片信息的伙伴也可以+V：listenai-csk
欢迎各位同学与我们进行技术相关的探讨，大家一起进步吧！
