便攜式應用中的音頻接口
針對不同的數字音頻子系統,催生出幾種微處理器或DSP(數字信號處理器)與音頻器件間用于數字轉換的接口。本文將介紹目前市場中存在的幾種音頻接口規(guī)格。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/166057.htmPCM規(guī)格
最簡單的音頻接口之一是所謂的PCM(脈沖編碼調制)接口。嚴格地說,所有數字信號進行傳輸都要經過PCM,并且需要仔細參照用于數字電話的單聲道機制。PCM接口由時鐘脈沖(BCLK)、幀同步信號(FS)及數據隊列組成,每個PCM對應一個將要接收或將要發(fā)送的數據。
在FS信號的上升沿,數據傳輸從MSB(Most SignificantBit)字開始,FS頻率等于采樣率。FS信號之后開始數據字的傳輸,單個的數據位按順序進行傳輸,1個時鐘周期傳輸1個數據字。發(fā)送MSB時,信號的等級首先降到最低,以避免在不同終端的接口使用不同的數據方案時造成MSB的丟失。除了在應用中正在衰落的RJ(Right- justified)格式外,目前這種方法已經用于大部分音頻接口中。
PCM接口很容易實現,原則上能夠支持任何數據方案和任何采樣率,但需要每個音頻通道獲得一個獨立的數據隊列,這種屬性會使PCM在數字電話等初級目標應用系統中成為極受歡迎的選擇。
I2S規(guī)格
I2S接口(Inter-IC Sound)在20世紀80年代首先被飛利浦用于消費音頻,并在一個稱為LRCLK(Left/RightCLOCK)的信號機制中經過多路轉換,將兩路音頻信號成單一的數據隊列。當LRCLK為高時,左聲道數據被傳輸;LRCLK為低時,右聲道數據被傳輸。與PCM相比,I2S更適合于立體聲系統。對于多通道系統,在同樣的BCLK和LRCLK條件下,并行執(zhí)行幾個數據隊列也是可能的。
然而,便攜式系統中的Hi-Fi音頻要求高于立體聲。首先,更復雜的音頻IC通常通過寫入內部寄存器而得到控制。由于I2S、PCM和類似的音頻接口不能提供寄存器入口,因此需要獨立的控制接口,如在控制器上增加音頻IC的管腳數目。第二,在不同采樣率下執(zhí)行音頻的能力很關鍵,44.1kHz(音頻CD 的標準頻率)和48kHz(計算機音頻標準頻率)都是應用非常廣泛的頻率。
對I2S和它的衍生系列而言,系統要么在不同的頻率下產生Low-jitterBCLK和LRCLK(在PCM情況下也可以是FS),要么在軟件環(huán)境中將所有的音頻流轉換成單一的采樣率。第一種情況要求至少有一個模擬鎖相環(huán)(PLL)和兩個同步反饋,并在不同頻率上進行記錄。而且在評估接口的功效時,必須將增加的功耗計算在內。第二種情況雖然加強了計算能力,但也使處理器的功耗顯著增加。而且當這個處理器同時執(zhí)行用戶應用程序時,整個系統運行速度會變慢,在音頻打開時甚至停止運行。
現在越來越多的消費者希望從數碼相機、數碼攝像機、MP3播放器、手提DVD機、便攜式多媒體播放器及多媒體處理器中獲取更好的聽覺效果和更多的功能。歐勝公司為此擴大了解碼器的工作范圍,近期推出的WM897x系統I2S音頻協議不但提高了系統的集成度,也提高了系統的音頻質量。
以立體聲WM8980及單聲道WM8982為例,可以通過屏幕顯示直接與電視機相連。在便攜式系統中,與高質量的音頻功能相同的視頻功能需要額外的視頻功放來實現,WM8978系統就是對2004年10月推出的WM8974系統的全面立體聲功能的升級。
三款產品以DSP微處理器為內核,可將風聲等過濾,來提高音頻系統的錄音功能,特別是在可視化系統中的作用更明顯。另外,新產品還采用了5波段與3D音頻系統的均衡來提高音頻輸出以及可編程阻態(tài)濾波器消除噪聲。這些系統通常也支持時鐘頻率在12MHz~19MHz的麥克風及手機喇叭的驅動部分,可進一步減少產品中元器件的數量。為滿足高質量音頻喇叭以及壓電型喇叭的功耗可以達到900mW,數字式錄音回放限制器防止喇叭的過量輸出,三款解碼器產品的模擬部分需要的供電電壓低達2.5V,數字部分的供電電壓低達1.6V。
隨著移動產品需求的急劇增加,通過把兩種接口技術應用于一體,可以將簡單的傳輸單聲道音頻的形式與諸如Hi-Fi功能的可拓展標準相融合,這種結合方式大大提高了電池的使用壽命,并可以整合資源,比如在MP3回放時可以輕松地處理來電。
WM8753L將IIS協議中的立體聲Hi-Fi模數轉換器與獨立的單聲道PCM數模轉換技術集成在一個芯片中,并且具有IIS協議及PCM接口都具備的數模轉換功能,這就使得MP3、對話及其他音頻功能可以共同工作。
MAX8753L是少數融合了PCM/Hi-Fi功能的模擬部分工作電壓低于1.8V、數字部分工作電壓低于1.42V的解碼器。在1.8V的工作電壓下,解碼器在進行立體聲回放時最低功耗是7mW,在PCM工作狀態(tài)的最低功耗小于6mW。該系統集成了為連接不同擴音器的雙接口技術,其中包括喇叭、耳機以及聽筒的驅動部分。外部器件已經不再需要分離的耳機或者耳機放大器部分,cap-less接口方式可以連接所有負載。嵌入式數字信號處理系統可以對音調、低音強化、自動調整耳機音量或模/數轉換器進行控制。這兩種模數轉換方式能夠對雙DSP系統進行噪音消除或進行立體聲的存儲。
在主時鐘頻率為12MHz~24MHz的具有USB接口的系統、19.2MHz的移動系統以及標準的256fs比率12.288MHz及 24.576MHz的系統中,WM8753LHi-Fi模數轉換器既可以作為控制部分,也可以作為被控部分。其內部的縮相環(huán)系統可以產生滿足PCM及Hi -Fi轉換所需要的時鐘頻率。如果音頻系統中需要的時鐘頻率已經存在,鎖相環(huán)可以用作其他的用途。
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