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来源：　　作者：魏忠奎
常见DSP的EFM、BCK、LRCK、DATA数据表　 机型DSP型号EFM或R万BCKLRCKDATA索尼CXDll25QX③⑩⑩⑩CXDll30QZ③沙聊⑩CXDll35③⑩⑩⑩CXI)1 1 63Q③⑩CXD2505AQ@⑥CXD2507AQ@@⑩⑨CXD25OgAQ@⑩菱M50422P⑩@⑩圆M50423FP⑩⑧⑥⑩M50427FP③@⑩@M65820/AFR⑩⑩⑩@洋LC7863⑧⑩④②LC7865⑧⑩函⑩LC7866E⑧⑩⑩⑩LC7867E⑦⑧⑩@⑩LC7868E⑧函@⑩LC7868K⑧⑩⑩⑩LC78620E⑧⑩网@星KS5991③⑩⑩⑩KS9212③⑩④⑩东芝TC9200AF⑩⑩⑩TC922lF@妙⑧(函⑥TC9236AF国⑩@@@松下MN66240@⑩MN66271RA吵园①②③飞利浦SAA7210⑩函⑩⑩SAA7310(40脚)@⑩@⑩SAA7310(44脚)⑩④③②SAA73ll⑥④SAA7341⑩⑩⑩⑩SAA7345⑧@⑩⑩雅马哈YM22OIF一K@⑩@YM3805⑧⑩@叨YM7121⑩⑩霉⑨YM712lB⑩@⑩YM713lB⑩⑩⑨日立HD49215⑩函⑩NEC拜PD6375CU⑩@@。注:上述数据系根据用CL一484(本文共计1页)　　　　　　　　　　
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信号链基础知识:谁是音频时钟的“老板”?
来源：德州仪器 (TI)
作者：Dafydd Roche日 11:06
[导读] 过去，我们在讨论音频话题时，偶尔会提及 I2S。我在以前的一些文章中提到过 I2S，其他人在做音频研究时也都会提到它。简而言之，它是一种将立体声数据从一端传输至另一端的同步
　　过去，我们在讨论音频话题时，偶尔会提及 I2S。我在以前的一些文章中提到过 I2S，其他人在做音频研究时也都会提到它。简而言之，它是一种将立体声数据从一端传输至另一端的同步方法。
　　大多数人认为 I2S 有三种信号：
　　1.数据：输入或者输出数据
　　2.位时钟 (Bitclock，BCK)：确立数据流中两个相邻位之间边界的信号
　　3.左/右时钟 (LRCK)/字时钟 (Wordclock)：一个在采样速率下运行、占空比为 50% 的慢时钟，它确立数据流中两条相邻通道(左和右)之间的边界。
　　I2S的幕后英雄是主时钟 (MCK)，也称作系统时钟 (SCK)，它常常被数字信号处理器 (DSP) 程序员和其他处理器爱好者们忽略。主时钟 (MCK/SCK)，通常为一个64、128、256和512倍采样速率 (FS) 的时钟。它可以由一个输入引脚直接提供，也可以通过一个锁相环路 (PLL) 在某些器件内部产生。
　　一般而言，DSP不需要音频主时钟，因为它们能够以一种完全不同的速率对数据进行处理，然后在BCK和LRCK的驱动下，让数据以某种速率进入输出缓冲器(或者通过输入缓冲器接收数据)。
　　如果您能暂时将注意力从您的处理器上移开，您会发现音频主时钟重要得多。大多数MCK/SCK输入的音频转换器，都要求时钟同步，而有一些则允许异相位。这就意味着，它们需要由相同的高速时钟来提供，然后被除小。我接触过的一些客户会突发灵感地告诉我：&我的ADC需要一个MCK，但它离我的DAC太远。因此，我要在每个转换器旁边放置一个晶体&&&有这种想法可以理解，但请您&千万别这么做!&
　　您在购买晶体时，无法保证它刚好为48.000 kHz。您的模数转换器 (ADC) 晶体的运行精确度可能会为+5%，而数模转换器 (DAC) 的运行精确度可能为&5%。这样的精确度，会给您的设计带来灾难性的后果!这是为什么呢，下面将为您娓娓道来。
　　用于 I2S
　　用于音频ADC的主时钟
　　如图1所示，高速主时钟(例如：24.576 MHz时钟)用于驱动ADC的过采样调制器。之后，来自过采样调制器的数据被消减分解成LRCK给定的采样速率。
　　当ADC运行在主模式(生成BCK和LRCK，作为输出)下时，ADC只是对MCK/SCK进行划分，产生LRCK和 CK信号。这就对啦!LRCK/BCK和主时钟被同步&相位也可能同步(除非它是一个特殊分割器)。
　　图1 通用ADC结构图
　　如果作为一个从器件，并且主时钟不同步，则它产生的数据会过多或者过少，以至于数字抽取器无法刚好适合于输出字。在这种条件下，许多ADC会拒绝流传输数据。
　　DAC也是如此。图2显示了一个高级DAC结构图。此处，需要通过MCK/SCK运行内插器，而MCK/SCK同时还驱动△&调制器。如果MCK/SCK不是采样速率的整倍数 (64/128/256/512)，则在△&调制器输出端可能会出现错误数据。
　　图2 通用DAC结构图
　　我在哪里/如何生成MCK/SCK呢?
　　在当今的工业应用中，CMOS振荡器由许多晶体振荡器支持，并紧靠这些晶体振荡器。它们都拥有非常好的精确度和较低的抖动。偶尔会用到压控振荡器　(VCO)，但它们会受到其输出抖动的困扰。
　　许多现代的音频转换器现在都集成了一个PLL，以通过慢BCK产生MCK。这样做很有效。但是，您应该注意，使用PLL时始终都会有产生抖动的可能，从而降低了音频性能。
　　另外，我建议，如果在晶体源驱动ADC或是DAC两者之间选择，请您选择通过一个晶体产生源来运行ADC。如果输入很糟糕，那么您做什么都于事无补!(就像您不可能把烂泥打磨光亮!)
　　因此，我的建议遵循的原则是：
　　1、如果转换器为一个I2S从器件，则您必须通过相同源(如果转换器带有，则可以依靠内部 PLL)，提供所有三个I2S时钟(MCK、BCK和LRCK)。
　　2、如果转换器为一个I2S主器件，则请确定能够提供一个可靠的无抖动MCK源。然后，让转换器自己分配。在可能的情况下，让ADC通过一个可靠的低抖动MCK源在主模式下运行。这样做可以确保最低抖动和最小高频失真。
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版权所有 & 深圳华强聚丰电子科技有限公司PCM1870A 16Bit低功耗立体声具有Mic偏置和放大的音频AD
PCM1870A 16Bit低功耗立体声具有Mic偏置和放大的音频ADC
立体声单端输入，带切换器单差分输入
Mic放大和偏置电路
模拟性能，动态范围：90dB
&数字I/O部分：1.71V到3.6V数字核部分：1.71V到3.6V模拟部分：2.4V到3.6V
在记录模式下，1.8V/2.4V，48kHz，立体声：13mW在记录模式下，1.8V/2.4V，8kHz，单声道：5.3mW完全节电模式：3.3uW
采样频率：5kHz到50kHz自动电平控制，用于记录单时钟输入，不需要PLL系统时钟：公共音频时钟（256fs/384fs），12/24，13/26，13.5/27，19.2/38.4，19.68/39.36MHz&2（I2C）或3（SPI）线串行控制通过寄存器编程：
&数字软禁音使LRCK、BCK和DOUT处于Hi-Z每个模块的上电/节电模式模拟输入的30-dB到-12dB的增益&Mic输入的0/12/20dB&设置ALC的参数设置3频带音调控制和3D声音&高通滤波器和2阶notch滤波器
&降噪电路封装：
& & & & &24-pin YZF（2.49mm x 3.49mm）
操作温度范围：-40度到+85度
原理框图：
模拟输入：
& & AIN1L、AIN1R、AIN2L、AIN2R脚用于Mic或线路输入，增益0或20dB可调，输入范围为1-Vrms，所有模拟输入脚都是高阻（20K欧姆），这个阻抗并不随增益的改变而改变。可以通过寄存器87（AIL[1：0]、AIR[1：0]）来选择一对输入。AIN1L和AIN1R也可用作1对单声道差分输入。
模拟输入的增益设置：
& & 在0-，12-或20-dB放大器之后，模拟信号增益可以从30dB到-12dB以1dB步长来调整。这个调整是通过寄存器79，80（ALV[5：0]、ARV[5：0]）。
& & ADC包括一个多级delta-sigma模块、抗混叠滤波器、decimation滤波器、高通滤波器、notch滤波器，能接受1Vrms作为满刻度电压。Decimation滤波器有数字软禁音功能，通过寄存器81（RMUL、RMUR）来控制，如果它们不需要取消dc偏置火避免噪声，高通滤波器和notch滤波器可以通过寄存器81（HPF[1：0]）和寄存器96到104来禁止。
& & 没有被缓冲的共模电压。Vcom脚通常被偏置到0.5Vcc，它为内部电路提供共模电压，推荐在这个脚和地之间连接一个4.7uF的滤波电容以获得更好的性能。
& & MICB脚是外部Mic的偏置源，它能提供2mA（典型）的偏置电流。
记录模式下，自动电平（ALC）控制
& & 自动放大小信号，抑制大信号。
& & 通过混合低频段的L、R通道以获得3D效果
3频带音调控制
& & 低、中、高三个频段的增益可以从12dB到-12dB之间以1dB步长来进行调整。
高通滤波器和Notch滤波器
& & 高通滤波器用来去除模拟部分的dc分量。
& & &Notch滤波器滤除一个特定的噪声，如CCD噪声、马达噪声等。
数字单声道混合
& & 音频数据能在内部音频接口模块通过寄存器96（MXEN）实现从立体声数字数据混合成单声道数字数据。
零交叉检测
& & 当改变模拟音量和数字幅度时零交叉检测可以使音频渐变（zipper）噪声最小，这个功能能通过寄存器86（ZCRS）应用于数字输入和数字输出。
每个模块的上电/掉电
& & 可以使用寄存器73（PBIS），寄存器82（PAIR、PAIL、PADS、PMCB、PADR、PADL）和寄存器90（PCOM）将不使用的模块处于掉电状态，以降低功耗。
& & 所有的数字IO脚可以用不同的电源供电，Vdd脚能连接到1.71V到3.6V电源。
& & VCC可以连接到2.4V到3.6V，Vdd和Vio脚可以连接到1.71V到3.6V，连接到Vdd和Vio脚上的电压可以不同，如Vdd=1.8V，Vio=3.3V。
LRCK、BCK和DOUT的高阻模式
& & 这些脚可以通过寄存器84（BLHZ、DOHZ）设置为高阻状态，以使用LRCK、BCK和DOUT作为音频接口总线。如果别的器件处于高阻模式，音频系统能共享2个或多个音频接口信号，以减少主DSP的音频接口数。
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TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计
自从出现以后就以其无与伦比的优势迅速打破了原来模拟信号一统天下的局面。随着音频处理技术的发展，音频处理算法越来越复杂，采用传统的模拟信号处理的办法来实现这些算法不仅难度大，成本高，有的甚至根本无法实现。然而，由于数字信号处理器(DSPs)速度的不断提高，这些复杂的音频处理算法可以很容易地通过DSPs实现，因此如今很多音频处理采用DSPs实现。然而原始的音频信号都是模拟的，如果采用数字信号处理技术进行音频处理，首先要面对的就是音频采集、处理和输出系统问题。
本文介绍了一个8路模拟音频输入、8路模拟音频输出、1路数字信号输入和1路数字信号输出的音频处理系统。分析系统的硬件连接和功能实现方法，以及系统的软件工作原理。
1 设计方案
系统设计框架如图1所示。数字信号处理器选用TI公司的32位浮点DSPs TMS320C6727，A／D转换部分采用2片TI公司的音频模／数转换芯片PCM4204，D／A转换部分采用2片TI公司的音频数／模转换芯片PCM4104，数字信号接收部分选用数字音频接收接口芯片DIR9001。
TMS320C6727是TI公司推出的一款专门用于音频信号处理的高速、浮点DSPs。其高达300 MHz的频率再加上32位的浮点处理能力，使得它可以轻松运行各种复杂的音频处理算法，满足系统实时性的要求。另外其本身带有3个McASP接口，支持 I2S、TDM、S／PDIF等多种音频传输格式，可以实现与其他音频设备的无缝连接。
PCM4204与PCM4104分别是4通道、24位、216kHz采样频率的模／数和数／模芯片。其中PCM4．204支持左校验、右校验、I2S等数据传输格式，且主／从模式可以设置；PCM4104支持左校验、右校验、I2S等数据传输格式，软静音(soft mute)模式，软／硬两种控制方式可供选择。
DIR9001用于接收采样频率在24～108 kHz之间的双相编码信号，输出格式为I2S、左校验、右校验等。
2 硬件电路
音频系统硬件电路分为音频采集、音频回放和通信3个部分。音频采集部分实现模拟音频信号转换成数字音频信号并传入TMS320C6727；音频回放部分实现数字音频信号从TMS320C6727输出并转换成模拟音频信号驱动扬声器；通信部分实现与其他音频设备间的数据传输。音频数据的采集传输与通信都通过 TMS320C6727的McASP口完成。TMS320C6727有3个McASP口：McASP0、McASPl、McASP2口。其中McASP0 口有16个串行数据口AXR0～AXRl5，McASPl有6个串行数据口(共用AXR8～AXRl3)，McASP2有2个串行数据口(共用 AXRl4、AXRl5)。音频采集与回放使用McASPO的AXR0～AXR7，音频数据通信发送采用McASP0的AXRl4，接收采用McASP2 口。
PCM4204与PCM4104的时钟由PLL1707组成的时钟电路产生，时钟频率为24．576 MHz(256fs，fs为采样频率)。每个McASP口的接收数据时钟和发送数据时钟是相互独立的，并且都有自己的主时钟(AHCLK)，当McASP 接口为I2S提供时钟信号时，BCK和LRCK除可以从系统时钟得到外还可以从AHCLK分频得到。
2．1 音频采集电路
音频采集电路连线图由图2给出。因为本文重点不在前端调理电路，所以图中只给出了PCM4204与TMS320C6727的MeASP0口之间的硬件连接关系。
PCM4204与McASPO口之间的数据传输格式选用I2S总线。I2S总线有3种主要信号：位时钟(BCK)、帧时钟(LRCK)和串行数据。
PCM4204有Master／Slave(主／从)两种工作模式：当工作在Master模式时，PCM4204产生BCK信号和LRCK信号；当工作在 Slave模式时，PCM4204接收BCK信号和LRCK信号。TMS320C6727的McASP接口同样可以接收BCK信号和LRCK信号。考虑到 McASP接口的BCK信号和LRCK信号由DSPs的内部时钟分频得到，无法得到音频所需的精确时钟信号，因此BCK信号和LRCK信号由 PCM4204产生。为了防止2片PCM4204同时设为Master模式而造成时钟信号混乱，把其中一片设置为Master模式，另一片设置为 Slave模式。工作在Master模式的PCM4204同时为McASP0口的接收时钟和另一片PCM4204提供BCK信号和LRCK信号。
McASP0口的AXR0～AXR3设置为接收模式分别与2片PCM4204的信号输出端相连，用于接收从PCM4204发出来的串行数字音频信号。
2．2 音频回放电路
音频回放电路完成数字信号到模拟信号的转化和播放。音频回放部分连线图如图3所示。
PCM4104只能工作在Slave模式，所以要由McASP口的AFSX0和ACLKX0提供时钟信号。为了保证音频回放的采样频率与音频采集的采样频率相同，AFSX0和ACLKX0提供的时钟信号从AHCLKX0分频获得，AH&CLKXO由时钟电路提供24．576 MHz的时钟信号。同样，PCM4104的系统时钟也由时钟电路提供。
McASP0口的AXR4～AXR7设置为发送模式并与PCM4104的信号输入脚相连，实现串行数字音频信号的回放。
2．3 音频通信电路
音频通信电路能够实现音频系统与其他设备之间的数据传输。传输格式为S／PDIF，采用双相标识编码 (Biphase&Mark Code，BMC)。McASP接口支持该传输方式，可以直接从McASP口输出。对于信号接收，通过数字音频解调芯片DIR900l把BMC信号转化成 I2S格式并传输给McASP2口的接收端。硬件连接如图4所示，McASP2作为接收端，接收经DIR9001解调后的数字音频信号。MeASP2的 AXRl5端口设为输出端口，以BMC格式输出音频数据。
3 音频系统硬件配置
3．1 PCM4204设置
PCM4204的控制引脚用于设置其工作方式。其中引脚S／M用于选择主／从模式，FSO、FSl、FS2用于选择采样模式(sampling mode)，FMTO、FMTl、FMT2用于选择音频数据格式(audio data format)。2片PCM4204的引脚配置如下：
PCM4204有3种工作模式：Single Rate、Dual Rate和Quad Rate。根据以上配置信息，PCM4204采样模式设置为Dual Rate模式；采样频率fs为系统时钟的1／256，即96 kHz；数据输出格式为I2S。
3．2 PCM41 04的配置
PCM4104分为软件配置和硬件配置，本设计采用硬件配置。其中引脚FSO、FSl用于配置采样模式；FMTO、FMTl、FMT2用于选择接收数字音频信号的格式；DEM0、DEMl用于选择去加重。其配置如下：
PCM4104也有3种工作模式：Single Rate、Dual Rate和Quad Rate。根据上述配置情况，PCM4104配置为DualRate数据接收模式；数据接收格式为I2S；无去加重。
4 系统软件设计
系统软件在TI公司的DSP集成开发环境CCS3．3下用C语言编写，其软件流程如图5所示。
初始化程序包括DSPs TMS320C6727的时钟、中断、McASP口的配置，以及PCM4204和PCM4104的配置等。初始化结束后PCM4204开始采样，数据传输到McASP0口的接收缓冲寄存器RBUF[O]～RBUF[3]中。如果有数字信号传入，同样被传输到McASP0口的接收缓冲寄存器RBUF[14] 中。
数据处理程序可对采样后的音频数据或来自其他设备的数字音频数据进行滤波、降噪、音频编码和数据压缩等处理。
音频回放程序能够实现DSP内的数据到D／A芯片的数据传输，数字信号发送程序用于将DSPs内的数据转换成BMC格式的信号，并传给同轴电缆接头。
笔者设计的8路音频采集、处理、回放系统，可以实现高信噪比的音频采集和回放。在实际测试过程中，把采入的音频信号不经处理直接回放，声音效果非常好，感觉不到声音失真和延迟，并成功实现了数字音频信号loopback模式下的通信。
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一些常用IC的资料翻译（18）
PCM1870A 16Bit低功耗立体声具有Mic偏置和放大的音频ADC
立体声单端输入，带切换器单差分输入
Mic放大和偏置电路
模拟性能，动态范围：90dB
&数字I/O部分：1.71V到3.6V数字核部分：1.71V到3.6V模拟部分：2.4V到3.6V
在记录模式下，1.8V/2.4V，48kHz，立体声：13mW在记录模式下，1.8V/2.4V，8kHz，单声道：5.3mW完全节电模式：3.3uW
采样频率：5kHz到50kHz自动电平控制，用于记录单时钟输入，不需要PLL系统时钟：公共音频时钟（256fs/384fs），12/24，13/26，13.5/27，19.2/38.4，19.68/39.36MHz&2（I2C）或3（SPI）线串行控制通过寄存器编程：
&数字软禁音使LRCK、BCK和DOUT处于Hi-Z每个模块的上电/节电模式模拟输入的30-dB到-12dB的增益&Mic输入的0/12/20dB&设置ALC的参数设置3频带音调控制和3D声音&高通滤波器和2阶notch滤波器
&降噪电路封装：
& & & & &24-pin YZF（2.49mm x 3.49mm）
操作温度范围：-40度到+85度
原理框图：
模拟输入：
& & AIN1L、AIN1R、AIN2L、AIN2R脚用于Mic或线路输入，增益0或20dB可调，输入范围为1-Vrms，所有模拟输入脚都是高阻（20K欧姆），这个阻抗并不随增益的改变而改变。可以通过寄存器87（AIL[1：0]、AIR[1：0]）来选择一对输入。AIN1L和AIN1R也可用作1对单声道差分输入。
模拟输入的增益设置：
& & 在0-，12-或20-dB放大器之后，模拟信号增益可以从30dB到-12dB以1dB步长来调整。这个调整是通过寄存器79，80（ALV[5：0]、ARV[5：0]）。
& & ADC包括一个多级delta-sigma模块、抗混叠滤波器、decimation滤波器、高通滤波器、notch滤波器，能接受1Vrms作为满刻度电压。Decimation滤波器有数字软禁音功能，通过寄存器81（RMUL、RMUR）来控制，如果它们不需要取消dc偏置火避免噪声，高通滤波器和notch滤波器可以通过寄存器81（HPF[1：0]）和寄存器96到104来禁止。
& & 没有被缓冲的共模电压。Vcom脚通常被偏置到0.5Vcc，它为内部电路提供共模电压，推荐在这个脚和地之间连接一个4.7uF的滤波电容以获得更好的性能。
& & MICB脚是外部Mic的偏置源，它能提供2mA（典型）的偏置电流。
记录模式下，自动电平（ALC）控制
& & 自动放大小信号，抑制大信号。
& & 通过混合低频段的L、R通道以获得3D效果
3频带音调控制
& & 低、中、高三个频段的增益可以从12dB到-12dB之间以1dB步长来进行调整。
高通滤波器和Notch滤波器
& & 高通滤波器用来去除模拟部分的dc分量。
& & &Notch滤波器滤除一个特定的噪声，如CCD噪声、马达噪声等。
数字单声道混合
& & 音频数据能在内部音频接口模块通过寄存器96（MXEN）实现从立体声数字数据混合成单声道数字数据。
零交叉检测
& & 当改变模拟音量和数字幅度时零交叉检测可以使音频渐变（zipper）噪声最小，这个功能能通过寄存器86（ZCRS）应用于数字输入和数字输出。
每个模块的上电/掉电
& & 可以使用寄存器73（PBIS），寄存器82（PAIR、PAIL、PADS、PMCB、PADR、PADL）和寄存器90（PCOM）将不使用的模块处于掉电状态，以降低功耗。
& & 所有的数字IO脚可以用不同的电源供电，Vdd脚能连接到1.71V到3.6V电源。
& & VCC可以连接到2.4V到3.6V，Vdd和Vio脚可以连接到1.71V到3.6V，连接到Vdd和Vio脚上的电压可以不同，如Vdd=1.8V，Vio=3.3V。
LRCK、BCK和DOUT的高阻模式
& & 这些脚可以通过寄存器84（BLHZ、DOHZ）设置为高阻状态，以使用LRCK、BCK和DOUT作为音频接口总线。如果别的器件处于高阻模式，音频系统能共享2个或多个音频接口信号，以减少主DSP的音频接口数。
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