基于高精度Σ-ΔADC和DSP的廣播級(jí)數(shù)字音頻延時(shí)器
CS4224和TMS320C32采用串行方式連接。CS4224的串行數(shù)據(jù)線SDIN和SDOUT分別與TMS320C32的串口數(shù)據(jù)線DR和DX直接相連,數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘SCLK與數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)鐘CLKX和CLKR相連,左右聲道時(shí)鐘LRCK經(jīng)二倍頻后作為收發(fā)幀同步時(shí)鐘FSX和FSR。工作時(shí)序見(jiàn)圖2。
TMS320C23串口可以工作于可變或固定數(shù)據(jù)速率方式,進(jìn)行連續(xù)或猝發(fā)傳輸。延時(shí)器選用可變數(shù)據(jù)速率方式和猝發(fā)傳輸,并工作于最高幀速率,即前面一幀和后面一幀之間沒(méi)有停頓。
1.4 控制接口
可以通過(guò)兩種接口方式控制CS4224:SPI和I2C,通過(guò)引腳SPI/I2C進(jìn)行選擇。延時(shí)器采用SPI模式控制CS4224的工作方式。CS、CDIN和CCLK分別為片選、數(shù)據(jù)線和位時(shí)鐘,由M68HC05C8的內(nèi)置SPI接口控制。給定CS4224控制寄存器地址,單片機(jī)可以讀寫(xiě)控制寄存器的內(nèi)容。M68HC05C8通過(guò)端口PC6復(fù)位CS4224。
TMS320C32芯片本身提供的I/O線只有XF0和XF1,利用這兩根線分別作發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)和接收數(shù)據(jù)線,構(gòu)成一個(gè)異步串行口,通過(guò)軟件模塊與M68HC05C8進(jìn)行雙機(jī)通信,由單片機(jī)控制TMS320C32的運(yùn)行。同時(shí),單片機(jī)通過(guò)端口PC0~5控制TMS320C32的復(fù)位端、工作方式選擇端MCBL/MP和引導(dǎo)模式選擇端INT0~3。
2 工作流程
2.1 音頻信號(hào)處理
立體聲音頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)輸入調(diào)理電路。輸入調(diào)理電路的主要作用是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行緩沖和交流耦合,同時(shí)進(jìn)行電平偏移,產(chǎn)生CS4224所需的2.3V供模輸入電壓,并滿足CS4224滿量程輸入電壓有效值為2V的要求。
音頻信號(hào)送入CS4224后,進(jìn)入片內(nèi)一階高通濾波器, 濾除輸入信號(hào)中可能存在的直流偏置。為避免高通濾波器影響頻率響應(yīng),可以通過(guò)ADC控制寄存器HPD域禁止該功能。CS4224具有輸入電平監(jiān)測(cè)功能,通過(guò)狀態(tài)寄存器LV域指示峰值數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換以后左右聲道數(shù)字信號(hào)由內(nèi)部數(shù)字輸入濾波器濾波后,在數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘SCLK作用下分時(shí)從SDOUT引腳串行送出,左右聲道時(shí)鐘LRCK指示是左聲道還是右聲道信號(hào),并開(kāi)始一個(gè)新的采樣周期。
從引腳SDIN輸入的數(shù)字音頻信號(hào),經(jīng)內(nèi)部數(shù)字輸出濾波器濾波后,再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換,由片內(nèi)緩沖放大器提供有效值最大為2V的差模輸出電壓。音頻輸出電壓大小通過(guò)片內(nèi)衰減器調(diào)節(jié),模擬音量控制范圍113.5dB;并以0.5dB步長(zhǎng)步進(jìn)調(diào)整,由輸出衰減寄存器設(shè)置。音量調(diào)節(jié)過(guò)程采用淡入淡出方式,從當(dāng)前音量到新設(shè)置音量以0.5dB的斜率逐漸變化,變化速率通過(guò)DAC控制寄存器RMP域可設(shè)置為4、16或32倍采樣周期。如果通過(guò)DAC控制寄存器SOFT域禁止淡入淡出,音量變化通常發(fā)生在音量過(guò)零點(diǎn),以便減小信號(hào)失真。如果未檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn),則在512和1024個(gè)采樣周期之間完成音量切換。CS4224同時(shí)具有輸出靜音功能,通過(guò)DAC控制寄存器MUT域設(shè)置,靜音的實(shí)現(xiàn)和音量控制一樣,也是以淡出方式進(jìn)行。
輸出調(diào)理電路采用兩個(gè)二階Butterworth濾波器,以便濾波除帶外噪聲。CS4224在采樣頻率附近為片外濾波器進(jìn)行了3dB預(yù)補(bǔ)償,可以在通帶范圍提供平坦的頻率響應(yīng)和線性相應(yīng)。輸出信號(hào)為差動(dòng)平衡信號(hào)。
SDOUT引腳的47kΩ下拉電阻將CS4224設(shè)置為主機(jī)工作方式,LRCK和SCLK作為輸出引腳。主時(shí)鐘從CS4224的XT1引腳輸入,頻率為24.576MHz,經(jīng)內(nèi)部8分頻,得到3.072MHz的串行數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘SCLK,再經(jīng)64分頻,得到48kHz的左右聲道時(shí)鐘LRCK,也是采樣頻率。分頻關(guān)系通過(guò)時(shí)鐘輸出寄存器的MCK域來(lái)設(shè)置。
CS4224提供四種串行數(shù)據(jù)輸入和輸出格式,可以通過(guò)DSP端口模式寄存器的DDI和DDO域設(shè)置。延時(shí)器均采用格式1(FORMAT1),數(shù)據(jù)為24位左對(duì)齊方式。數(shù)據(jù)輸入和輸出時(shí)序如圖2所示。
評(píng)論