高性能數字MEMS麥克風(fēng)與BLACKFIN DSP的標準數字音頻接口

作者：時(shí)間：2012-05-17 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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電路功能與優(yōu)勢

圖1所示電路允許兩個(gè)數字MEMS麥克風(fēng)通過(guò)單條數據線(xiàn)與一個(gè)DSP接口。ADMP441由一個(gè)MEMS麥克風(fēng)元件和一個(gè)I2S輸出組成。這使得立體聲麥克風(fēng)可以用于音頻系統中，麥克風(fēng)與處理器之間無(wú)需編解碼器。ADI公司的MEMS麥克風(fēng)具有高信噪比(SNR)和平坦的寬帶頻率響應，堪稱(chēng)高性能、低功耗應用的絕佳選擇。最多兩個(gè)ADMP441麥克風(fēng)可以通過(guò)單條數據線(xiàn)輸入到Blackfin?處理器ADSP-BF527。

圖1. MEMS麥克風(fēng)與Blackfin DSP的連接（原理示意圖：未顯示所有連接）

電路描述

ADMP441麥克風(fēng)連接到ADSP-BF527的SPORT數據輸入引腳。本電路需要的無(wú)源元件只有電容和電阻：每個(gè)ADMP441需要一個(gè)0.1 μF旁路電容；SD線(xiàn)路上需要一個(gè)大下拉電阻(100 kΩ)，用以在ADMP441的輸出驅動(dòng)器處于三態(tài)時(shí)給電容放電。旁路電容應盡可能靠近ADMP441 VDD引腳（引腳7）放置。

麥克風(fēng)的VDD與ADSP-BF527的2.25 V至3.3 V VDDEXT應由相同的電源供電。雖然ADMP441可以采用1.8 V至3.3 V的VDD工作，但ADSP-BF527的VDDEXT必須至少是2.25 V。

為實(shí)現I2S數據流，ADMP441與ADSP-BF527之間必須連接三個(gè)信號：幀時(shí)鐘、位時(shí)鐘和數據。ADSP-BF527為系統時(shí)鐘，并生成兩個(gè)I2S時(shí)鐘。

此電路展示麥克風(fēng)連接到Blackfin的SPORT0單個(gè)數據輸入端。ADSP-BF527的兩個(gè)SPORT各具有兩組數據接收引腳，因此最多可提供八通道I2S音頻輸入。表1所示為使用ADSP-BF527的串口SPORT0時(shí)的連接情況。

將兩個(gè)ADMP441上的L/R引腳設為相反電平——其中一個(gè)拉至VDD，而另一個(gè)拉至GND。拉至GND時(shí)，麥克風(fēng)在I2S流的左通道上輸出數據，而拉至VDD時(shí)，則在右通道上輸出數據。

ADMP441通過(guò)將CHIPEN引腳拉高而使能。此引腳既可以直接連接到麥克風(fēng)的VDD，使麥克風(fēng)在上電時(shí)始終保持使能狀態(tài)，也可以連接到ADSP-BF527的GPIO，以便Blackfin能夠使能和禁用麥克風(fēng)。

ADMP441的靈敏度為?26 dBFS。在大多數應用中，麥克風(fēng)輸出需要將一些增益增加到Blackfin的信號路徑中。如果將增益增加給DSP中的信號，則處理器的輸出仍必須限制在0 dBFS。

ADSP-BF527寄存器設置

以下是用于將ADSP-BF527設為I2S主機模式的SPORT寄存器設置。有關(guān)這些寄存器設置的詳細說(shuō)明，請參考ADSP-BF52x Blackfin處理器硬件參考。

利用以下非默認設置來(lái)配置主接收配置寄存器SPORT_RCR1：

RCKFE：在RSCLK下降沿驅動(dòng)內部幀同步

RFSR：每個(gè)數據字均需要RFS

IRFS：使用內部RFS

IRSCLK：選擇內部接收時(shí)鐘

利用以下非默認設置來(lái)配置輔助接收配置寄存器SPORT_RCR2：

RSFSE：使能接收立體聲幀同步

SLEN：32位字長(cháng)度

將SPORT接收串行時(shí)鐘分頻器寄存器SPORT_RCLKDIV設為17 (0x0011)，并將SPORT_RFSDIV設為31 (0x001F)。這可設置適當的時(shí)鐘頻率，以實(shí)現48 kHz幀時(shí)鐘、3.072 MHz比特時(shí)鐘和120 MHz Blackfin系統時(shí)鐘(SCLK)。

此處介紹的寄存器設置可以應用于ADSP-BF527的SPORT0或SPORT1，具體取決于所用的串口。

常見(jiàn)變化

DSP

也可以用Blackfin系列中的其它器件代替ADSP-BF527來(lái)設置本電路。有關(guān)SPORT通道差異及其它變化的詳細信息，請參見(jiàn)相應的數據手冊。如需查看Blackfin系列產(chǎn)品頁(yè)面，請訪(fǎng)問(wèn)：http://www.analog.com/zh/blackfin。

麥克風(fēng)

只需移除一個(gè)ADMP441麥克風(fēng)，就能設置一個(gè)使用單個(gè)ADMP441的單聲道麥克風(fēng)電路。在單聲道配置中，其它連接保持不變。

其它ADMP441麥克風(fēng)可以像第一對立體聲配置一樣，連接到ADSP-BF527的SPORT輸入端。

電路評估與測試

評估ADMP441 MEMS麥克風(fēng)通過(guò)I2S連接到ADSP-BF527 Blackfin DSP的系統時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法是使用EVAL-ADMP441Z評估板和Blackfin SDP。這些電路板能夠互相配合，并包含使能數字音頻連接的代碼。連接到PC的USB端口時(shí)，該系統會(huì )被識別為標準USB音頻接口，能夠將立體聲音頻從麥克風(fēng)傳輸到PC。