从模拟耳机插孔升级为数字音频接口的应用设计

一种便利的方式来构建非常便宜的USB-C至3.5 mm模拟耳机插孔适配器，从而允许消费者继续使用大量的模拟音频配件。尽管这将减缓从传统模拟耳机插孔向数字接口的过渡，但随着数字配件的发展，其在市场上的重要性和使用率将随着时间的推移而降低。

图2：USB-C插座引脚分配。

使用USB的数字音频

 

USB提供足够的带宽来支持高质量的数字音频。对于大多数需要立体声音频的消费性应用而言，USB 2.0 full-speed(12 Mbps)就足够了。除了一些需要极高采样率和/或多声道音频的专业应用之外，通常不需要USB 2.0 high-speed(480Mbps)或USB 3.0 SuperSpeed(5+Gbps)。USB开发者论坛(USB-IF)还开发了Audio DeviceClass，其定义了通过USB传输音频的标准机制，以确保USB音频设备的互操作性。

USB耳机音频设备不是市场上新出现的，近些年来由于同PC上的音频和视频会议应用程序一起使用而变得很普遍。然而，随着畅销的消费性设备(如智能手机和平板电脑)上的模拟耳机插孔的取消，这些产品的需求预计将成倍增加。

如前所述，使用支持数字音频的USB有一些优点，包括更高的音频质量和高级功能。然而，与大多数变化一样，通过USB支持数字音频也带来了一些挑战。耳机和配件制造商面临着一项重要的设计工作，即通过USB实现稳定的流式音频。例如，通过USB传输音频要求从主机到设备的数据同步。

虽然USB规范定义了强大的同步方案，但实施仍然是有设计挑战性的，即使对于最有经验的音频开发团队也是如此。此外，USB本身是一个复杂的协议，需要充足的开发时间和成本才能正确实施并进行认证。除了最初的产品部署之外，随着主要的PC操作系统的更新，需要持续的固件和驱动程序的支持和维护。

USB音频桥接控制器通过集成所有必需的硬件和软件模块简化了USB音频配件的开发，从而无需复杂的USB和音频开发。例如，Silicon Labs的CP2615 USB数字音频桥接器简化了将音频数据从USB转换到I2S的过程，而无需任何代码开发。

设计音频配件时的另一个关键考量因素是DAC或CODEC的设置和配置。市场上存在各种各样的CODEC和DAC，每个都需要自定义配置以实现最佳性能。这给希望其产品支持多种CODEC的开发人员带来了更高的复杂性和更重的软件负担。

如图3所示，USB音频桥接控制器通常提供内部存储器资源来存储CODEC配置，并支持一系列CODEC和DAC的预编程配置值。

图3：典型的USB音频桥接控制器示例系统。

使用Lighting技术的数字音频

 

去年秋天，苹果公司在iPhone 7和iPhone 7 Plus上移除了模拟耳机插孔，成为全球的头条新闻。在介绍这些智能手机产品的主题演讲中，该公司提到了取消插孔的三个主要原因：

·      Lightning端口可以处理相同的功能。

·      去除插孔可以释放手机内部的空间。

·      苹果的远期目标是无线音频。

关于Lightning端口，苹果提醒受众，从一开始Lightning的设计目的就是为数字音频提供极大支持。事实上，Lightning能实现模拟耳机插孔根本无法实现的功能。例如，Lightning能够为音频配件提供电源。这允许耳机制造商去包含诸如ANC等高级功能，同时不需要耳机具有独立电池。此外，构建基于Lightning的音频产品的制造商可以开发一个配套应用程序，以直观易用的方式向用户展示高级功能。

然而，这些新功能对iPhone音频配件的设计人员来说，增加了一些额外的复杂性。为了帮助设计人员跳过普通功能开发并专注于增值产品的差异化，可以用数字音频桥接芯片和评估套件简化iOS设备配件的开发。

例如，Silicon Labs的CP2614接口芯片为广泛的使用全数字Lightning 接口的iPod / iPhone / iPad(MFi)设备制造提供了交钥匙音频桥接解决方案。目标应用包括众多音频配件，诸如吉他和麦克风录音加密狗以及音频基座。桥接芯片还提供iOS应用程序和配件硬件之间的通信功能，支持使用配套iOS应用程序来操作的大量IoT配件。

数字音频桥接芯片和评估套件为iOS配件开发人员提供了一个经济高效的综合开发平台，可通过具有固定功能的MFi支持实现快速上市。诸如CP2614解决方案等众多桥接芯片不需要固件开发，这可以帮助开发人员快速启动和运行其MFi配件设计。开发人员可以通过易用