MAX9217／MAX9218在視頻鏈路中傳輸音頻數據

MAX9217／MAX9218組是一個(gè)收發(fā)器對，發(fā)送器(MAX9217)將并行數據轉換成串行數據，發(fā)送給接收器(MAX9218)；接收器再將串行數據轉換成并行數據。該電路組設計用于通過(guò)一對低成本雙絞線(xiàn)電纜(如以太網(wǎng)中常用的UTP-cAT5電纜)將視頻和控制信號從圖形控制器(處理器)傳輸到LCD或等離子平面顯示器。傳輸距離可超過(guò)lOm。該電路組鏈路結構簡(jiǎn)單，使用的傳輸線(xiàn)為低成本電纜，是汽車(chē)、儀表、醫療設備等視頻顯示的理想方案。該電路組不僅可以在二點(diǎn)之間傳送視頻信號，有時(shí)，人們還希望能同時(shí)傳送音頻信號。本文將討論如何利用視頻信號的消隱期通過(guò)控制信號通道將音頻數據傳送到顯示器。

1 鏈路功能和視頻數據格式

MAX9217串行器具有27位并行輸入，總線(xiàn)速率高達35Mb/s。在這27位中，18位是視頻：RGB數據：3基色各占用6位，其余9位是控制信號。9位控制信號中的前3位指定為垂直、水平和RGB數據同步：VSYNC(c0)、HSYNC(c1)和ENAB(C2)。剩下的6個(gè)控制位(c3至C8)用于其他控制信號。本例中，我們使用6個(gè)控制位中的一部分傳輸音頻數據。MAX9217可以將18位RGB數據或9位控制數據轉換為串行數據，然后通過(guò)LVDS鏈路對其進(jìn)行傳輸。在視頻顯示的消隱期內發(fā)送控制數據。由RGB數據使能信號(ENAB)指示。

MAX9218接收到串行數據后，將其轉換成與MAX9217輸入格式相同的并行數據。同樣，當MAX9218輸出并行數據時(shí)，根據串行LVDS鏈路的時(shí)序重新生成總線(xiàn)時(shí)鐘。圖l所示為MAX9217和MAX9218之間視頻、控制數據鏈路設置和連接的結構圖。

 

2 數字音頻數據類(lèi)型和傳輸格式

數字音頻數據有多種不同格式。3種最常用的格式是采樣數字音頻(PCM)、MPEG層3音頻(MP3)和ATSC數字音頻壓縮標準(AC3)。PCM數字音頻是CD ROM或DVD采用的數據格式。對左右聲道的音頻信號采樣得到PCM數字信號，采樣率為44．lkHz，精度為16位或32位。因此，精度為16位時(shí)，PCM音頻數據速率為1．41Mb／s；32位時(shí)為2．42Mb／s。一張700MB CD可保存大約60分鐘的16位PCM數據格式的音樂(lè )。

MP3是MP3播放器采用的音頻格式，對PCM音頻數據進(jìn)行壓縮編碼。立體聲MP3數據速率為112kb／s至128kb／s。對于這種數據速率，解碼后的MP3聲音效果與CD數字音頻的質(zhì)量相同。AC3是數字TV、HDTV和電影數字音頻編碼標準。立體聲AC3編碼后的數據速率為192kb/s。

為了恢復音頻信號，可將編碼后的音頻數據送入音頻解碼器，該解碼器生成PCM數字數據，傳送至音頻DAC，最終恢復成模擬音頻信號。相反，沒(méi)有編碼的數字音頻數據可以直接送入音頻DAC。編碼或解碼音頻數據的常用串行音頻數字接口是Inter—IC音頻總線(xiàn)(12S)。圖2所示為12S接口配置和時(shí)序圖。每個(gè)音頻字的邊界由信號WS標識。在我們的應用中采用配置模式l。在SCK信號的上升沿，數據被鎖存至接收器，但是當SCK保持低電平時(shí)不接收數據。

 

使用MAX9217和MAX9218之間的串行鏈路仿真12S接口，可以將音頻數據從圖形控制器一端傳送至遠端。我們將控制位C3和C4分別分配給SD和WS信號。對于SCK時(shí)鐘，如果要發(fā)送PCM數字音頻，可以直接使用MAX9218恢復的像素時(shí)鐘PCLK-0UT。對于傳送MP3或AC3音頻，可采用控制位C5為SCK時(shí)鐘生成一半或較低速率的像素時(shí)鐘。圖3顯示了這二種情況的時(shí)序波形。為防止接收器溢出，大部分IX3接口需要進(jìn)行節流控制，連續發(fā)送數據時(shí)，可以將SCK置低電平，直接實(shí)現節流控制。圖3中的第1種情況，在工作期間SCK信號無(wú)法置低電平，可以使用片選引腳GS關(guān)閉接收器。在這種情況下，將C6分配給CS信號。

3 系統實(shí)現

要在面板端播放音頻信號，需要將PCM數據送至音頻DAC或解碼MP3和AC3數據，然后將其送至音頻DAC。由于沒(méi)有反向通道將握手信號回送給控制器，解碼器主機時(shí)鐘必須與像素時(shí)鐘同步，以防止數據上溢或下溢。圖4所示為編碼和未編碼數據音頻重放的系統結構圖。

 

圖中，采用了3次12S接口。從左邊開(kāi)始，第一和第二個(gè)12S接口的數據速率相同，能夠達到35MHz。第三個(gè)接口——MAX9850 DirectDfive耳機放大器接口，速率固定為音頻采樣率的倍數。時(shí)鐘SCK2送入MAX9491多路時(shí)鐘發(fā)生器，它產(chǎn)生解碼器、FIFO和MAX9850的同步時(shí)鐘。MAX9491提供包含OTP的二個(gè)可編程PLL，是本應用的理想頻率合成器。第1種情況適用于提供解碼PCM音頻數據的圖形控制器，第2種情況用于面板端壓縮數據的解碼。第1種情況的節流控制由CS引腳實(shí)現，第2種情況中通過(guò)空閑SCK時(shí)鐘實(shí)現。對比這二種實(shí)現方式，我們看到PCM音頻數據的第1種情況不需要占用太多的消隱時(shí)間(表1)，不需要使用音頻解碼器電路，成本低于第2種情況。因此，如果圖形控制器能夠從MP3或AC3等編碼音頻數據流中生成PCM數據，建議直接在鏈路上傳送這些數據。