一套數字音頻采集、播放和傳輸系統的實現
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摘要：本文介紹了一種利用TI的Codec芯片TLV320AIC23和DSP C5409實現的數字音頻采集、播放和傳輸系統。具體講解了TLV320AIC23的特點和使用方法以及DSP與之的硬件和軟件設計。同時，還介紹了如何利用DSP的McBSP實現SPI、I2C、RS－232等串口協議。
關鍵詞：Codec DSP C5409 TLV320AIC23 McBSP I2C RS-232
TLV320AIC23簡介
TLV320AIC23（以下簡稱AIC23）是TI推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內置耳機輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對輸入和輸出都具有可編程增益調節。AIC23的模數轉換（ADCs）和數模轉換（DACs）部件高度集成在芯片內部，采用了先進的Sigma－delta過采樣技術，可以在8K到96K的頻率范圍內提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達到90dB和100dB。與此同時，AIC23還具有很低的能耗，回放模式下功率僅為23mW，省電模式下更是小于15uW。由于具有上述優點，使得AIC23是一款非常理想的音頻模擬I/O器件，可以很好的應用在隨聲聽（如CD，MP3……）、錄音機等數字音頻領域。AIC23的管腳和內部結構框圖如下：
從上圖可以看出，AIC23主要的外圍接口分為以下幾個部分：
一． 數字音頻接口：主要管腳為 BCLK－數字音頻接口時鐘信號（bit時鐘），當AIC23為從模式時（通常情況），該時鐘由DSP產生；AIC23為主模式時，該時鐘由AIC23產生； LRCIN－數字音頻接口DAC方向的幀信號（I2S模式下word時鐘） LRCOUT－數字音頻接口ADC方向的幀信號 DIN－數字音頻接口DAC方向的數據輸入 DOUT－數字音頻接口ADC方向的數據輸出 這部分可以和DSP的McBSP（Multi-channel buffered serial port，多通道緩存串口）無縫連接，唯一要注意的地方是McBSP的接收時鐘和AIC23的BCLK都由McBSP的發送時鐘提供，連接示意圖如下：
二． 麥克風輸入接口：主要管腳為 MICBIAS－提供麥克風偏壓，通常是3/4 AVDD MICIN－麥克風輸入，由AIC結構框圖可以看出放大器默認是5倍增益 連接示意圖如下：
三． LINE IN輸入接口：主要管腳為 LLINEIN－左聲道LINE IN輸入 RLINEIN－右聲道LINE IN輸入 連接示意圖如下：
四． 耳機輸出接口：主要管腳為 LHPOUT－左聲道耳機放大輸出 RHPOUT－右聲道耳機放大輸出 LOUT－左聲道輸出 ROUT－右聲道輸出 從框圖可以看出，LOUT和ROUT沒有經過內部放大器，所以設計中常用LHPOUT和RHPOUT，連接示意圖如下：
五． 配置接口：主要管腳為 SDIN－配置數據輸入 SCLK－配置時鐘 DSP通過該部分配置AIC23的內部寄存器，每個word的前7bit為寄存器地址，后9bit為寄存器內容。具體方法和寄存器具體內容見后。
六． 其他：主要管腳為 MCLK－芯片時鐘輸入(12.288M、11.2896M、18.432M、16.9344M) VMID－半壓輸入，通常由一個10U和一個0.1U電容并聯接地 MODE－芯片工作模式選擇，Master或者Slave CS－片選信號（配置時有效） CLKOUT－時鐘輸出，可以為MCLK或者MCLK/2（詳見寄存器配置）
DSP與AIC23的連接
設計中DSP采用了TI的C5409，這是一款性價比高，外設資源豐富，耗電量低，處理能力強的16位DSP，在實際應用中較為流行。
C5409有三組可通過寄存器靈活配置的McBSP同步串口，與AIC23的連接主要使用這些串口。
一． 與AIC23數字音頻接口的連接 AIC23的數字音頻接口支持I2S模式（一種通用的音頻格式），也支持DSP Mode模式（專為與TI的DSP連接模式）。兩種模式的時序如下圖：
I2S模式
DSP Mode模式
DSP與AIC23的連接可以采用I2S模式也可以采用DSP模式，區別僅在于DSP的McBSP幀信號的寬度。前者的幀信號寬度必須為一個字（16bit）長，而后者的幀寬度可以為一個bit長，比如在字長16bit（即左右聲道的采樣各為16bit），幀長為32bit的情況下，如果采用I2S，幀信號寬度應為16bit；而采用DSP Mode幀信號寬度1bit即可。
為了與AIC23通信，DSP的串口時鐘也應該正確的設置。DSP的McBSP時鐘為了減少外圍電路通常都選擇由內部CPU時鐘分頻得到，比如在AIC23采樣速率為8K的情況下，McBSP串口時鐘應為8
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