基于LPC2138的AES3数字音频接口设计

模拟音频信号经过滤波电路后功率比较小，如果直接输出，则输出音频的音量会非常小。因此必须对滤波后的模拟音频信号进行非失真放大，提高输出模拟音频信号的功率，使得音量能达到更好效果。如图4所示，经过滤波后的模拟音频信号由NE5532放大器进行功率放大，放大倍数为：

3．5 模数转换模块
模数转换模块采用Cirrus Logic公司的模数转换芯片CS5368。它具有24位转换位宽，114 dB的动态范嗣，-105 dB的总谐波失真加噪声，可选的音频接口格式，低延迟数字滤波器，差分模拟结构，从模式(slave mode)下支持速度自检，支持标准的I2C控制接口，适用于专业的音响设备。
在本设计中，CS5368工作于控制端口模式(control portmode)，通过LPC2138的I2C总线控制，器件地址为0x98H。CS5368可接收8路的差分模拟信号AINLx+、AINLx-，输出的4路数字音频信号CS5368_SDOx格式设置为I2S模式，采样频率为48kΩ。MCLK、SCLK、LRCK分别为12．288 MHz、3．072 MHz、48 kHz，由外部提供。CS5368的外围电路如图5所示。

3．6 数模转换模块
数模转换模块采用Cirrus Logic公司的数模转换芯片CS4382。它是一个完整的8通道数模转换系统，具有114 dB的动态范围，-100 dB的总谐波失真加噪声，支持标准的I2C控制接口，具有理想的差分线性，高保真机制，无线性漂移等优势，适用于专业的音响设备。
在本设计中，CS4382工作于控制端口模式，通过LPC2138的I2C总线控制，器件地址为0x30H。CS4382可接收4路I2S的数字音频信号SDIN1～SDIN4，输出8路的差分模拟信号，采样频率取48k。MCLK、SCLK、LRCK同CS5368，分别为12．288 MHz、3．072MHz、48kHz，由外部提供。
3．7 音频格式转换模块
音频格式转换模块采用TI公司的SRC4382芯片。它是一款专用于广播数字音频系统的芯片，它集成了带有采样频率转换的数字音频接口发送器(DIT)和接收器(DIR)，2个音频串行接口，以及支持数据和时钟内联的分布式逻辑，DIT和DIR兼容AES3，S／PDIF，IEC 60958和EIAJ CP-1201接口标准，采样频率最高支持216 kHz，并且支持通过I2C总线控制芯片的工作状态。
本设计中，通过LPC2138的I2C总线接口控制SRC4382的工作模式，器件地址为0xE0H。通过设置SRC4382内部寄存器，使其同时有2条工作的信号路径，一条为RX+、RX-差分信号经过DIR单元的采样频率转换和解码后，转换为I2S信号，由SDOUT输出；另一条为I2S信号SDIN经过DIT单元的采样频率转换和编码后，转换为数字音频接口AES3信号，由差分线TX+、TX-输出。LRCK与SCLK同CS5368，均由外部提供。RX+、RX-与DIN+、DIN-之间以及TX+、TX-与DOUTR+、DOUTR-之间均需要用变压器做隔离去耦合，以防止前后级之间相互干扰。SRC4382的外围电路如图6所示。

4 软件程序设计
CS5368、CS4382、SRC4382 3款芯片均可通过设置其内部寄存器，获得不同的工作状态。
4．1 CS5368软件部分
系统上电之后需对CS5368进行初始化。GCTL(globalmode control register)控制芯片的工作模式，本设计工作状态为：控制端口模式，时钟为256采样率，输出I2S模式，从模式下的所有采样频率。因此GCTL的值设置为0x87H。其他寄存器保持默认值即可。初始化程序如下：
／／I2C写一个字节0x87到地址GCTL(0x01)
I2c_WriteNByte(CS5368_Addr，1，GCTL，gctl，1)；
当CS5368发生溢出中断时，会向LPC2138的外部中断INT0发送中断信号，同时LED灯D1被点亮。在中断程序中，查询OVFL寄存器状态，设置相应通道的输出消声(mute)。中断服务程序如下：
char ovfl，mute；
I2c_ReadNByte(CS5368_Addr，1，OVFL，＆ovfl，1)；
mute=～ovfl；
I2c_WriteNByte(CS5368_Addr，1，MUTE，mute，1)；
4．2 CS4382软件部分
系统上电之后需对CS4382进行初始化。MC1、MC2和FC共同控制CS4382的工作状态，本设计中将其值分别设置为0x80H，0x10H，0x05H。芯片工作存控制端口模式下，输入音频格式为24位I2S信号，去加重滤波器响应频率为48 kHz。其他寄存器保持默认值。初始化程序如下：
mc1=0x80；mc2=0x10；fc=0x05；
I2c_WriteNByte(Cs4382_Addr，1，MC1，mc1，1)；
I2c_WriteNByte(CS4382_Addr，1，MC2，mc2，1)；
I2c_WritcNByte(CS4382_Addr，1，FC，＆fc，1)；
4．3 SRC4382软件部分
4．3．1 SRC4382初始化
系统上电之后需要对SRC4382进行初始化。SRC4382的寄存器分为4页，第0页为控制和状态寄存器，第1页为DIR通道状态和用户数据缓冲寄存器，第2页为DIT通道状态和用户数据缓冲寄存器，第3页保留。在操作每页寄存器之前，必须通过设置每页的页选择寄存器来确定要操作的页。初始化程序中只需将寄存器07，09，0b，0d，0e，0f，16，17，2d分别设置为0x22，0x02，0x33，0x08，0x09，0x12，0xfe，0x01，0x42，其他保留默认值即可。各寄存器的具体值及其含义请参考技术手册。初始化程序如下：