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(chǎng)中存在的幾種音頻接口規格。

　　PCM規格

　　最簡(jiǎn)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(shuō)，所有數字信號進(jìn)行傳輸都要經(jīng)過(guò)PCM，并且需要仔細參照用于數字電話(huà)的單聲道機制。PCM接口由時(shí)鐘脈沖(BCLK)、幀同步信號(FS)及數據隊列組成，每個(gè)PCM對應一個(gè)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(kāi)始，FS頻率等于采樣率。FS信號之后開(kāi)始數據字的傳輸，單個(gè)的數據位按順序進(jìn)行傳輸，1個(gè)時(shí)鐘周期傳輸1個(gè)數據字。發(fā)送MSB時(shí)，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(shí)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(jīng)用于大部分音頻接口中。

　　PCM接口很容易實(shí)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(gè)音頻通道獲得一個(gè)獨立的數據隊列，這種屬性會(huì )使PCM在數字電話(huà)等初級目標應用系統中成為極受歡迎的選擇。

　　I2S規格

　　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(gè)稱(chēng)為L(cháng)RCLK(Left/RightCLOCK)的信號機制中經(jīng)過(guò)多路轉換，將兩路音頻信號成單一的數據隊列。當LRCLK為高時(shí)，左聲道數據被傳輸;LRCLK為低時(shí)，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，并行執行幾個(gè)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(guò)寫(xiě)入內部寄存器而得到控制。由于I2S、PCM和類(lèi)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，在不同采樣率下執行音頻的能力很關(guān)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(chǎn)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(gè)模擬鎖相環(huán)(PLL)和兩個(gè)同步反饋，并在不同頻率上進(jìn)行記錄。而且在評估接口的功效時(shí)，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(zhù)增加。而且當這個(gè)處理器同時(shí)執行用戶(hù)應用程序時(shí)，整個(gè)系統運行速度會(huì )變慢，在音頻打開(kāi)時(shí)甚至停止運行。

　　現在越來(lái)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(tīng)覺(jué)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(xié)議不但提高了系統的集成度，也提高了系統的音頻質(zhì)量。

　　以立體聲WM8980及單聲道WM8982為例，可以通過(guò)屏幕顯示直接與電視機相連。在便攜式系統中，與高質(zhì)量的音頻功能相同的視頻功能需要額外的視頻功放來(lái)實(shí)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(chǎn)品以DSP微處理器為內核，可將風(fēng)聲等過(guò)濾，來(lái)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(chǎn)品還采用了5波段與3D音頻系統的均衡來(lái)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(shí)鐘頻率在12MHz～19MHz的麥克風(fēng)及手機喇叭的驅動(dòng)部分，可進(jìn)一步減少產(chǎn)品中元器件的數量。為滿(mǎn)足高質(zhì)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(guò)量輸出，三款解碼器產(chǎn)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(zhù)移動(dòng)產(chǎn)品需求的急劇增加，通過(guò)把兩種接口技術(shù)應用于一體，可以將簡(jiǎn)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(shí)可以輕松地處理來(lái)電。

　　WM8753L將IIS協(xié)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(shù)集成在一個(gè)芯片中，并且具有IIS協(xié)議及PCM接口都具備的數模轉換功能，這就使得MP3、對話(huà)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(jìn)行立體聲回放時(shí)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(shù)，其中包括喇叭、耳機以及聽(tīng)筒的驅動(dòng)部分。外部器件已經(jīng)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(dòng)調整耳機音量或模/數轉換器進(jìn)行控制。這兩種模數轉換方式能夠對雙DSP系統進(jìn)行噪音消除或進(jìn)行立體聲的存儲。

　　在主時(shí)鐘頻率為12MHz～24MHz的具有USB接口的系統、19.2MHz的移動(dòng)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(chǎn)生滿(mǎn)足PCM及Hi -Fi轉換所需要的時(shí)鐘頻率。如果音頻系統中需要的時(shí)鐘頻率已經(jīng)存在，鎖相環(huán)可以用作其他的用途。