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Epson Develops 32-Bit Microcontroller with dedicated hardware which can play sound on either a speaker or buzzer

S1C31D51 microcontroller with ARM® Cortex®-M0+ processor, the ideal sound solution for home appliances and electronics


► Zur deutschen Pressemitteilung

Munich, July 30, 2020 - Seiko Epson Corporation (TSE: 6724, "Epson") has developed and begun shipping samples of the S1C31D51 a 32-bit ARM® Cortex®-M0+ microcontroller (MCU) with dedicated hardware which can play sound on either a speaker or buzzer. Epson plans to produce 200,000 of the new controllers per month.

Sound is becoming an increasingly popular feature in home electronics, remote controllers for home appliances, industrial devices, health and fitness equipment with guidance systems, or alarms in office buildings, shopping complexes, and factories. This MCU is ideal for all these applications.

An ARM® Cortex®-M0+ processor integrated with a dedicated HW Processor provides 2-channel sound on a single MCU chip. By making it possible to output voice guidance sound like error and warning messages on a buzzer instead of a speaker, the usability of the MCU is increased. Common buzzer sound output performance is often very poor because of low volume and limited bandwidth. Epson improved buzzer performance by using a combination of software and hardware support.

An dedicated “HW processor” support of the MCU enables two special features.

First, the HW processor plays sound without requiring CPU resources, so CPU resources can be allocated to other processes even during sound playback. The use of a high data compression algorithm(16 kbps @ 15.625 kHz) shrinks the size of sound data memory, making it possible to provide a large amount of sound data and sound data in multiple languages.

One big advantage of Epson`s Sound solutions for customers is its own Voice Creation PC Tool. This software tool will be provided free of charge to customers and is a simple development environment for easily creating sound data for 12 languages without studio recording. You can also use existing WAV data.

Second, the MCU has a self- memory check function that can detect failures in built-in RAM, built-in Flash, and external QSPI-Flash memories without using CPU resources.

Epson is committed to helping its customers improve the performance of their products with solutions that leverage Epson's efficient, compact, and precision technologies.

Product features

  1. A variety of ways to play back sound

  • Electromagnetic Buzzer *1
  • Piezoelectric buzzer
  • Speaker

*1 S1C31D51 evaluation board includes the electromagnetic and piezoelectric buzzer by TDK Corporation that allows quick audio testing along with the preset demonstration.

  1. The HW Processor dedicated hardware block executes a variety of functions without using CPU resources.

- A variety of speech and audio playback functions

  • 2-channel mixing sound (for playing background music + voice)
  • Voice speed conversion (playback speed adjustable in 5% increments between 75% and 125%)
  • The sampling rate of 15.625 kHz is high enough for background music as well as voice.
  • High-compression voice decoding algorithm with high sound quality (16/24/32/40 kbps)

- Self-memory check function

  • Built-in RAM (R/W check, MARCH-C START)
  • Built-in Flash checksum, CRC
  • External QSPI-Flash checksum, CRC

- Simple HW Processor interface

  • Just set functions and commands in the special register and then start
  1. Easily create voice data with Epson's Voice Creation PC tool

- Studio recording is not needed. The PC tool is all that is needed to create speech data. Support is provided for the languages below.

  • America: American English, American Spanish, Canadian French
  • Europe: British English, German, French, Spanish, Italian, Russian
  • Asia: Japanese, Chinese, Korean

- Sound data, which is assigned a number in the PC tool, can be played back by specifying the assigned number in the HW processor register, so there is no need to create and evaluate codes for linking sound data, etc.

- WAV format sound data is easily imported into the PC tool

Product Specifications

Product number  S1C31D51
CPU core CPU core ARM® Cortex®-M0+ 32-bit RISC processor
Flash memory 192 kB (for both programs and sound data)
RAM 10 kB (22 kB when not playing audio)
HW processor Sound playback (original Epson format, 15.625 kHz sampling rate, 2-channel mixing, voice speed conversion)

Self-memory check function (built-in Flash & RAM, external QSPI-Flash)
Sound DAC Sampling rate: 15.625 kHz, mono
Serial interfaces UART, SPI, and I2C: 3 channels each. QSPI: 1 channel
A/D converter 8 inputs, max. (12-bit successive-approximation ADC)
Supply voltage detector 32 level (1.7 V – 4.3 V)
DMA 4 channels (memory ⇔ memory, memory ⇔ peripheral)
Resistor to Frequency Converter(RFC) 1-channel, low-resistance sensor A-D conversion, CR oscillation with 24-bit counters
Infrared remote controller 1 channel (can be used to generate EL lamp driving waveforms)
Timers 16-bit timer (8 channels), 16-bit PWM (2 channels), watchdog timer (WDT), real-time clock (RTC)
Power supply voltage Guaranteed operating range: 1.8 V - 5.5 V
SPI-Flash interface voltage 3.3 V (3.0 V – 3.6 V)
Operating frequency 16 MHz (VD1 voltage mode: mode 0)
1.8 MHz (VD1 voltage mode: mode 1)
Power consumption*2 RUN: 243 uA/MHz (VD1 voltage mode: mode 0)
RUN: 155 uA / 1 MHz (VD1 voltage mode: mode 1)
SLEEP: 0.46 uA, RTC mode: 0.95 uA
I/O ports Max. 91
Of which up to 32 may be universal port multiplexers (UPMUX)
Packages P-TQFP048-0707-0.50 (pin pitch: 0.5 mm)
P-LQFP064-1010-0.50 (pin pitch: 0.5 mm)
P-TQFP080-1212-0.50 (pin pitch: 0.5 mm)
P-LQFP100-1414-0.50 (pin pitch: 0.5 mm)

*2 At typical environmental values, SLEEP mode, RTCA = On, 25 degrees Celsius

ARM and Cortex are registered trademarks of ARM Limited (or its subsidiaries) in the US and other countries. All rights reserved.

Related links

Please see the link below for further details about these products: https://global.epson.com/products_and_drivers/semicon/products/micro_controller/armcore/index.html

Check the following website to see the demonstration video: https://youtu.be/_MfX8mu9k6g

 

About Epson
Epson is a global technology leader dedicated to becoming indispensable to society by connecting people, things and information with its original efficient, compact and precision technologies. The company is focused on driving innovations and exceeding customer expectations in inkjet, visual communications, wearables and robotics. Epson is proud of its contributions to realizing a sustainable society and its ongoing efforts to realizing the United Nations' Sustainable Development Goals. Led by the Japan-based Seiko Epson Corporation, the worldwide Epson Group generates annual sales of more than JPY 1 trillion.
global.epson.com/

About Epson Europe Electronics GmbH
Epson Europe Electronics GmbH is a marketing, engineering and sales company and the European Headquarters for electronic devices of the Seiko Epson Corporation, Japan. Since 1989 headquartered in Munich/Germany with 50 employees, Epson Europe Electronics GmbH has European sales representatives and a European-wide network of distributors. Epson Europe Electronics provides value added services for Semiconductors, Sensors, Sensing Systems and Timing Devices targeted to all markets like industrial, automotive, medical, and communication. Epson products are recognized for energy saving, low power, small form factors and rapid time to market. Information about Epson Europe Electronics GmbH is available on the Internet under www.epson-electronics.de

 

 

Neuer 32-bit ARM® Cortex®- M0+ Flash-Mikrocontroller für Sprachausgabe und Audiowiedergabe über Lautsprecher oder Buzzer 

Der S1C31D51 bietet Sprachausgabe und Audiowiedergabe Funktion für eine Vielzahl von Produkten

München, 22. Juli 2020 - Die Seiko Epson Corporation (TSE: 6724, „Epson“) bietet mit dem S1C31D51 einen weiteren Baustein aus der 32-bit Arm®Cortex®-M0+ Mikrocontroller Familie für Sprachausgabe und Audiowiedergabe an. Der neue Mikrocontroller bietet die Möglichkeit Sprach-und Audiodaten entweder über einen Lautsprecher oder einen Buzzer wiederzugeben.

Sprachausgabe oder Audiowiedergabefunktionen in moderner Heimelektronik wie z.B. in Haushaltsgeräten und Unterhaltungselektronik, Fernbedienungen aller Art im Smart Home Bereich, in Spielzeugen, in vielen Industrieanwendungen wie der Gebäudeautomation oder in Aufzügen und Schließsystemen, in Gesundheits-und Fitnessgeräten oder als Alarmfunktion in Produktionsstätten oder Leitsystemen in Einkaufszentren und Fabriken werden immer beliebter. Als Alternative zur visuellen Darstellung wird die Wertschöpfung vieler Produkte durch eine integrierte Sprachausgabe oder Audiowiedergabefunktion deutlich aufgewertet.

Der S1C31D51 ist ein Single Chip Mikrocontroller basierend auf dem ARM® Cortex®- M0+ Prozessor und besitzt einen zusätzlichen integrierten Hardware Prozessor zur Audioausgabe. Mit dieser Lösung können über zwei getrennte Ausgabekanäle gleichzeitig Sprachausgabe und Audiowiedergabe unterstützt werden. Durch die Möglichkeit die Sprachausgabe auch zusätzlich über einen Buzzer und nicht nur über einen Lautsprecher zu realisieren wird die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten mit dem neuen Mikrocontroller deutlich erweitert. Herkömmliche Buzzer Lösungen bieten eine eher minderwertige Audioqualität welche durch eine geringe Lautstärke und einer begrenzten Bandbreite begründet ist. Die Audioqualität der Sprachausgabe über einen Buzzer verbesserte Epson mittels einer eigenen Kombination aus Software und dedizierter Hardware.

Der integrierte zusätzliche Hardware Prozessor besitzt zwei spezielle Merkmale.

Zum einen bietet der Hardware Prozessor die Möglichkeit Sprach-und Audiodaten über einen Lautsprecher sowie einen Buzzer wiederzugeben sodass keinerlei CPU-Ressourcen benötigt werden und die CPU während der Sprachausgabe und Audiowiedergabe uneingeschränkt für andere Aufgaben bereitsteht oder auch in einen stromsparenden Power Save Mode gelegt werden kann. Die Sprach-und Audiodaten werden mit Hilfe eines Epson eigenen Codec Format EOV (Epson Own Voice) bei einer Abtastrate von 15.635kHz und 16kbps komprimiert. Dies führt dazu, die Sprach-und Audiodaten im Vergleich zum Standard ADPCM Codec deutlich zu verkleinern und dadurch die Möglichkeit bestünde mehr Sprach-und Audiodaten im Speicher in bis zu 12 verschiedenen Sprachen ablegen zu können.   

Einen großen Vorteil bietet das für Kunden kostenlose ESPER2 Voice Data Creation PC Tool. Es ist ein einfaches Software Entwicklungstool um sehr schnell und ohne großen Aufwand Sprach-und Audiodaten in bis zu 12 verschiedenen Sprachen zu generieren. Damit werden kostspielige und zeitintensive Studioaufnahmen vermieden. Auch bereits vorhandene WAV Dateien können sehr leicht in das ESPER2 Tool eingebunden und weiter benutzen werden.  

Zum anderen führt der integrierte Hardware Prozessor auch sicherheitsrelevante Funktionen wie einen Selbstcheck durch, somit werden keinerlei CPU Ressourcen benötigt. Fehlerhafte Daten im integrierten RAM und Flashspeicher oder auch im extern angebundenen QSPI Flashspeicher werden damit sicher erkannt.   

Epson ist stets bestrebt Kunden darin zu unterstützen die Leistungsfähigkeit neuer Produkte mit Lösungen zu verbessern, die auf Epsons Kerntechnologien basieren damit diese wirksam und bestmöglich genutzt werden können um kompaktere, energieeffizientere Produkte mit hoher Präzision anbieten zu können.


Besondere Produktmerkmale

  1. Verschiedene Möglichkeiten der Sprachausgabe und Audiowiedergabe 
  • Elektromagnetischer Buzzer*1
  • Piezoelektrischer Buzzer
  • Lautsprecher

*1  Auf dem S1C31D51 Evaluation Board befindet sich ein elektromagnetischer und piezoelektrischer Buzzer von TDK Corporation. Eine erste Einschätzung der zu erwartenden Qualität der Audiowiedergabe über einen Buzzer kann man somit direkt mit Hilfe der aufgespielten Demosoftware bekommen.

  1. Der integrierte Hardware Prozessor führt alle notwendigen Operationen aus zur Sprachausgabe und Audiowiedergabe aus, es werden keinerlei CPU Ressourcen benötigt. 

    - Unterstützung verschiedenster Funktionen für Sprachausgabe und Audiowiedergabe
  • Zwei getrennte Ausgabekanäle um Sprache auszugeben und gleichzeitig Hintergrundmusik wiederzugeben
  • Veränderung der Sprachgeschwindigkeit in 5% Schritten in einem Bereich von 75% bis 125%
  • Die Abtastrate von 15.625kHz ist ausreichend um gleichzeitig Audiodaten wederzugeben und Sprache auszugeben
  • EOV (Epson eigenes Codec Format), ein qualitativ sehr hochwertiger und stark komprimierter Algorithmus (16/24/32/40kbps) 

- Self-memory check Funktion

  • Integrierter RAM Speicher (Lese/Schreib Check, MARCH-C START)
  • Integrierter Flashspeicher (Quersummencheck, CRC)
  • Externer QSPI Flashspeicher(Quersummencheck, CRC)

- Einfaches Hardware Prozessor Interface 

  • Sprach- und Audiodaten werden eine Nummer (ID) zugeordnet, die in ein Register des Hardware Prozessors geschrieben wird, sodass kein Code für die Verknüpfung der Audiodaten erstellt werden muss.  
  1. Einfache Generierung von Sprach-und Audiodaten

- Keine Studioaufnahme notwendig. Es ist nur das PC basierte Software Tool ESPER2 notwendig, um Sprachdaten in folgenden Sprachen zu generieren  

  • Amerika: Amerikanisches Englisch, Amerikanisches Spanisch, Kanadisches Französisch 
  • Europa: Britisches Englisch, Deutsch, Französisch, Spanisch, Italienisch, Russisch
  • Asien: Japanisch, Chinesisch, Koreanisch 

- Audiodaten können als Wavedateien sehr einfach importiert werden 


Spezifikation:

Produktname S1C31D51
CPU Core ARM® Cortex®-M0+ 32-bit RISC Prozessor
Integrierter Flashspeicher 192kB (für Applikation, Sprach-und Audiodaten)
Integriertes RAM 10kB (22kB falls keine Audiowiedergabe)
CPU Taktgenerator 16MHz (VD1 Spannungsmode 0)
1.8MHz (VD1 Spannungsmode 1)
Hardware Prozessor Gleichzeitige Sprachausgabe und Audiowiedergabe über zwei unabhängige Kanäle und Veränderung der Sprachgeschwindigkeit (Epson eigener Codec, 15.625 kHz Abtastrate)

Self-Memory Check Funktion (für integrierten Flash und RAM Speicher, externer QSPI-Flash Speicher)
DAC für Sprachausgabe und Audiowiedergabe Abtastrate: 15.625kHz, mono
Analog Digital Wandler 12-bit successive Approximation          max. 8 Kanäle
Serielle Schnittstellen SPI       3 Kanäle
I²C       3 Kanäle
UART  3 Kanäle
QSPI    1 Kanal
DMA 4 Kanäle (Speicher <> Speicher, Speicher <> Peripherie)
Versorgungsspannungserkennung (SVD) Programmierbar in 32 Stufen von 1.7V bis 4.3V
Versorgungsspannung 1.8V - 5.5V
Versorgungsspannung (Schnittstelle) für Serieller Flashspeicher 3.3V (3.0V – 3.6V)
Stromaufnahme*2  SLEEP Modus (RTC Inaktiv) 0.46µA (typisch)
SLEEP Modus (RTC Aktiv) 0.95µA (typisch)
RUN Modus (1 MHz, VD1 Spannungsmode 1) 155µA (typisch)
RUN Modus (VD1 Spannungsmode 0) 243µA/MHz (typisch)
RFC Schaltkreis 1 Kanal um Temperatur und Feuchtigkeit mittels Widerstand-/ Frequenzwandlung und CR Oszillator mit 24-Bit Zähler zu messen
Infrarot Schnittstelle 1 Kanal (damit könnte auch das Ansteuersignal einer EL Lampe generiert werden)
I/O Ports Max. 91
Von denen 32 Ports als Universal Port Multiplexer (UPMUX) genutzt werden
 
Timer  2 Kanäle 16-bit PWM Timer
8 Kanäle 16-bit Timer
Watchdog Timer
RTC
Gehäuseform  TQFP12-48 Gehäuse (7mm x 7mm, Pin Pitch: 0.5mm)
TQFP13-64 Gehäuse (10mm x 10mm, Pin Pitch: 0.5mm)
TQFP14.80 Gehäuse (12mm x 12mm, Pin Pitch: 0.5mm)
QFP15-100 Gehäuse (14mm x 14mm, Pin Pitch: 0.5mm)

*2 Gemessen bei typischen Umgebungsparametern, Schlaf Modus, RTCA=ON, 25°C

Weitere Informationen wie Spezifikation des S1C31D51 und der kompletten S1C31 Familie findet man auf unserer Webseite: http://global.epson.com/products/semicon/products/mcu/armcore_index.html

ARM und Cortex sind eingetragene Warenzeichen von ARM Limited (oder deren Tochterfirmen) innerhalb der EU und anderen Ländern. Alle Rechte vorbehalten.

Anmerkung: Mehr Informationen zu diesem Produkt findet man auf der Webseite global.epson.com/products_and_drivers/semicon/products/micro_controller/armcore/

 

Über die Epson Gruppe
Epson ist ein weltweit führender Technologiekonzern. Indem er Menschen, Entwicklungen und Informationen mit den eigenen effizienten, kompakten und präzisen Technologien verbindet, will er zu einem unverzichtbaren Teil der Gesellschaft werden. Epson ist ein innovatives Unternehmen und hat sich zum Ziel gesetzt, mit seinen Produkten die Erwartungen seiner Kunden in den Bereichen Inkjet, visuelle Kommunikation, Wearables und Robotik stets zu übertreffen. Für Epson ist es wichtig, zur Schaffung einer nachhaltig wirtschaftenden Gesellschaft aktiv beizutragen und die Ziele der Vereinten Nationen zur nachhaltigen Entwicklung zu unterstützen. Unter der Führung der japanischen Seiko Epson Corporation erwirtschaftet die weltweit agierende Epson Gruppe einen Jahresumsatz von mehr als 1 Billion Yen. 
global.epson.com/ 

Über Epson Europe Electronics GmbH
Epson Europe Electronics GmbH ist eine Marketing-, Engineering- und Vertriebsgesellschaft der Seiko Epson Corporation, Japan. Seit der Firmengründung 1989 ist der Hauptsitz in München. Epson Europe Electronics GmbH hat ca. 50 Mitarbeiter, die den Vertrieb von Epson- Produkten unterstützen. Epson Europe Electronics GmbH vertreibt Produkte in Europa, Mittlerer Osten und Afrika und bietet "value added” Service für Halbleiter, Sensoren, Sensor Systeme und Taktgeber in allen Märkten wie Industrie, Automotive, Medizintechnik und Kommunikationstechnik. Epson Produkte sind bekannt für ”energy saving”, ”low power”, kleinste Baugrößen und einer kurzen Entwicklungs- und Produktionszeit. Informationen zu Epson Europe Electronics GmbH können im Internet unter www.epson-electronics.de abgerufen werden.

 

S1C31D51 - Package Type: P-TQFP048-0707-0.50
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S1C31D51 - Package Type: P-LQFP100-1414-0.50
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