应对现代USB音频系统设计的挑战

图1：USB音频时钟恢复结构实例

可编程片上系统灵活的USB接口可以允许允许几个音频和控制协议端点功能相结合。可编程数字逻辑模块矩阵实现了一个频率合成系统，可以从一个稳定的晶体时钟源推导出任何标准的音频采样率主时钟。通常模式下，时钟锁定来接收USB 时基（使用起始桢标记脉冲时间）。系统时钟PLL通过灵活的时钟路由结构融入到了这个合成器。整个系统完全遵循源采样率并为系统的音频转换器提供一个高品质的音频主时钟，其抖动的级别可以和现代品质的音频系统要求相称。

音频数据是典型的缓存到一个或多个标准I2S接口（带有所需数目通道）的时钟输出，这又是可编程数字块可以完成的。这个接口可以连接到一个标准的音频数模转换器，处理器或数字放大器 。其他定制接口也可以由这些模块实现，例如，S / PDIF传输。整个过程可以双向操作，从ADC来的数据可以通过USB端口传输回去。

一些USB音频模式需要本地时钟能够“slip”来应对即将到来的时钟，例如，中继一个远端同步音频流的源。可编程片上系统架构可以运行在一种自适应模式，可以修整本地时钟来提供所需的“slip”。

固定功能的微控制器就不能满足这种时钟生成过程里苛刻的性能要求。他们不灵活的时钟生成系统不能调整到完全正确和低抖动，而且他们通常依靠原来的“添加/丢弃样本”的方法。这在电话上可能是可行的，但对于高质量的音频来说是完全不可接受的。与此同时，专用USB音频接口设备（是BOIM里除了控制处理器之外的必要的另一个器件）不能同时管理苛刻的双向控制协议的传输，这种传输方式为最新的媒体播放器提供了创造性的新功能。

可编程片上系统在性价比上也是很不错的。例如，可以由赛普拉斯的PSoC系列带来附加价值， 其具备嵌入音频滤波器引擎（数字滤波模块DFB）。DFB可以对恢复的USB音频进行后处理，例如，相应均衡和交叉过滤。它有足够的性能来实现额外的数字处理器件，在一堆立体声的每个频道可以实现至少十个双二阶滤波器，可以提供很好地控制频率响应。

用途广泛的高度可配置方案必然能帮助设计者减少逻辑电路和模拟设计等琐事。LCD驱动可以直接降低成本，电容感应按钮可以确保设计既美观又时髦。如图2所示的一个例子：一个器件就可以构成新一代移动设备音频附件或消费类音频产品的核心，它具备了全数字音频和数据交换的所有好处。可编程器件的灵活性意味着所需的功能和接口可以集成在一个混合并匹配的基础上。

图2：使用PSoC3的高端消费类音频设备框图

固定功能器件以后可能会赶上可编程片上系统。但采用建立在高度可配置的片上系统体系结构来设计的话，开发人员可以保持至少领先一步，并且能够很容易应对下一次“我们该怎么做？”的冲击到来。(end)