新型數字化語(yǔ)音接收器CS8411

摘要：CS8411是美國CRYSTAL公司推出的新一代數字化語(yǔ)音接收器，它可直接縟上來(lái)自RS422的總線(xiàn)數據并對符合AEL/EBU、IEC958、S/PDIF、EIAJCP-340接口標準的數字化語(yǔ)音進(jìn)行譯碼。文中介紹了CS8411的特點(diǎn)、內部結構以及典型的應用接口電路。

關(guān)鍵詞：數字化語(yǔ)音 接收器 接口 RS422 CS8411

1 概述

CS8411是單片數字化語(yǔ)音接收器。利用它可直接接收來(lái)自RS422總線(xiàn)的數據并對符合AEL/EBU、IEC958、S/PDIF、EIAJCP-340接口標準的數字化語(yǔ)音進(jìn)行譯碼。通過(guò)芯片內部鎖存環(huán)（PLL），CS8411可從接收的數據流中直接恢復時(shí)鐘和同步信號并產(chǎn)生低波動(dòng)的MCK（256×Fs）、SCK（64×Fs）、FSYNC（Fs或2×Fs）時(shí)鐘信號。CS8411芯片內帶有可編程的緩沖器內存，通過(guò)對內部控制寄存器的寫(xiě)入操作可對芯片功能進(jìn)行編程；利用外接微處理器對緩沖器進(jìn)行讀操作還可獲得數據傳輸錯誤類(lèi)型碼、用戶(hù)數據、通道狀態(tài)數據、輔助數據等信息。筆者在網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音考試系統使用了該芯片，從而有效地解決了顯示屏信息和語(yǔ)音的同步問(wèn)題。

2 CS8411的引腳功能和內部結構

2.1 引腳功能

CS8411采用28腳DIP封裝，表1所列為其引腳功能說(shuō)明。

表1 CS8411的引腳功能

2.2 內部結構原理

CS8411的內部組成如圖1所示。其中RS422接收器是一個(gè)具有50mV遲滯特性的旋密特觸發(fā)器，這一50mV遲滯特性能有效地抑制一些干擾。

數據及時(shí)恢復電路實(shí)際上是一個(gè)鎖相環(huán)路，其二階環(huán)路濾波電容和電阻由FILT引腳接入，主要用于實(shí)現如下基本功能：

（1）抑制傳輸線(xiàn)上的高頻干擾；

（2）恢復語(yǔ)音數據；

（3）產(chǎn)生低抖動(dòng)的MCS（256×Fs）信號。

多路分配器用于把聲音樣本中的各種數據、聲音傳輸速率代碼、數據傳輸錯誤代碼等分配到相應的后續電路中。

控制寄存器主要是指CR1（2）（注：2為CR1的地址，下同）和CR2（3），使用時(shí)，可通過(guò)外接微處理器對CR1和CR2的寫(xiě)入操作來(lái)對CS8411的工作方式進(jìn)行編程設定（如緩沖器工作模式和設定，FYNC、SCK的輸入和輸出方式的設定，A4/FCK引腳功能的選擇以及SCK觸發(fā)沿的設置等）。

狀態(tài)寄存器和中斷允許寄存器是指CS8411內部的兩個(gè)狀態(tài)寄存器SR1（0）和SR2（1）以及兩個(gè)中斷允許寄存器IER1（0）和IER2（1）。應當指出：狀態(tài)寄存器和中斷允許寄存器占據著(zhù)相同的地址空間，訪(fǎng)問(wèn)哪組寄存器可通過(guò)設置控制寄存器CR1的IER/SR位來(lái)加以確認。狀態(tài)寄存器SR1和SR2的內容用于反映當前CS8411的工作狀態(tài)，這些工作狀態(tài)包括緩沖器是否寫(xiě)入、接收的數據是否有錯、錯誤代碼和通道狀態(tài)是否有變化、語(yǔ)音樣本數據是否接收完畢以及當前數據傳輸速率代碼等信息。除數據傳輸速率代碼以外，其它各位均有可能引起中斷脈沖的產(chǎn)生。將中斷允許寄存器IER1和IER2中的相應位置1或清0，可開(kāi)放或屏蔽狀態(tài)寄存器SR1和SR2中對應位的中斷。還可以通過(guò)外接微處理器響應中斷和讀入SR1、SR2數據來(lái)判斷中斷源來(lái)自何方。對SR1和SR2的讀操作將使其內容清0。

緩沖內存分為4字節的用戶(hù)緩沖內存user(4-7)、通道緩沖內存CS及輔助緩沖內存aux。這些緩沖內存的寫(xiě)入操作由CS8411自動(dòng)完成，而外接微處理器的響應中斷后只對這些緩沖內存進(jìn)行讀操作。

發(fā)送端在發(fā)送數據時(shí)須將數字化語(yǔ)音、用戶(hù)數據、通道狀態(tài)數據、輔助數據及效驗碼等按AES/EBU、IEC958等接口標準進(jìn)行編碼打包。打包發(fā)送的數據將被分為若干個(gè)數據塊，每人分為24個(gè)通道狀態(tài)字，每個(gè)通道狀態(tài)字分為8個(gè)結構（frame），每個(gè)結構又分為左右聲道2個(gè)子結構（sub-frame）。這些子結構（sub-frame）也稱(chēng)為語(yǔ)音樣本。一個(gè)數據塊中共有384個(gè)語(yǔ)音樣本，語(yǔ)音樣本的數據格式如圖2所示。一個(gè)語(yǔ)音樣本包括4位同步碼、4位輔助數據、20位語(yǔ)音數據、1位數據有效性標志位V、1位用戶(hù)數據位U、1位通道狀態(tài)數據C和1位奇偶校驗位P。接收的語(yǔ)音樣本數據可以經(jīng)多路分配器送到不同的后續電路中。其中20位語(yǔ)音數據由低位到高位被串行送到語(yǔ)音串行接口的SDATA引腳；而奇偶校驗位P和數據有效性標志位V則被分別送到狀態(tài)寄存器SR1的P、V位上；用戶(hù)數據位U在經(jīng)串行移位寄存器移位后，當每8個(gè)語(yǔ)音樣本數據過(guò)后，再將8個(gè)串行移入移位寄存器的數據并行輸出到用戶(hù)緩沖內存中，同時(shí)設置狀態(tài)寄存器SR1的FLAG0標志位；而通道狀態(tài)數據和輔助數據則依據用戶(hù)數據位以同樣的方法分別被送往通道數據緩沖內存和輔助數據緩沖內存中，并同時(shí)設置狀態(tài)寄存器SR1的FLAG2和FLAG1標志位。如果中斷允許，狀態(tài)寄存器SR1中的標志位將引起中斷，這樣外接微處理器便可讀取有信息。用戶(hù)數據可用作語(yǔ)音接收端設備的控制命令，而通道狀態(tài)數據則可用作立體聲的效率控制指令。

3 應用電路

圖3為CS8411的典型接口電路，RS422總線(xiàn)接口有平衡式和非平衡式兩種類(lèi)型。限于篇幅，本文就平衡式接口電路應注意的問(wèn)題簡(jiǎn)要地加以說(shuō)明。圖4為有變壓器的平衡式接口電路，圖5為無(wú)變壓器的平衡式接口電路。因為CS8411接收器的輸入阻抗很大，所以應在RXP和RXN端接入一個(gè)110Ω的電阻，以便和線(xiàn)路的阻抗進(jìn)行匹配。如果不用變壓器隔離，則應分別在RXP和RXN端串接一個(gè)0.01μF的電容。應當注意：在使用電容耦合時(shí)，高頻干擾會(huì )被耦合到CS8411的輸入端，從而影響檢測效果。所以在高頻干擾嚴重的地方， 建議采用變壓器耦合方式。需要說(shuō)明的是：如果采用EBV數據標準格式，則必須采用變壓器耦合方式。0.1～0.4μF的隔直電容應采用陶瓷電容，并要求線(xiàn)路中有一定的直流電壓偏壓，否則傳輸的信號會(huì )被衰減。如果沒(méi)直偏壓，則不必接入隔直電容。RS422總線(xiàn)應該是有屏蔽層的雙絞線(xiàn)，屏蔽層應接在發(fā)送端的地上。