采用LVDS串行器/解串器傳送車載I2S音頻流
音頻信號(hào)在模擬域與數(shù)字域之間的每次轉(zhuǎn)換都會(huì)降低音質(zhì)，因此盡可能保持音頻數(shù)據(jù)為數(shù)字形式對獲得最佳音質(zhì)非常重要。面向媒體的系統(tǒng)傳輸(MOST)總線針對傳送車載音頻數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，但實(shí)施起來比較昂貴，且對大多數(shù)應(yīng)用來說大材小用。對于消費(fèi)類音頻設(shè)備，一般采用S/PDIF(由SONY公司與PHILIPS公司聯(lián)合制定的一種數(shù)字音頻輸出接口)把壓縮的音頻數(shù)據(jù)從一個(gè)音頻設(shè)備傳送到另一個(gè)音頻設(shè)備。不過， S/PDIF的帶寬不足以以未壓縮的格式傳送5.1或7.1數(shù)字音頻，同時(shí)也缺乏適合汽車應(yīng)用的經(jīng)過驗(yàn)證、魯棒的物理層。
采用LVDS傳送數(shù)字音頻數(shù)據(jù)是一個(gè)魯棒、低成本、高帶寬的接口方案，能方便被添加到現(xiàn)有硬件上，而不影響系統(tǒng)資源。目前已經(jīng)可使用的I2S數(shù)字音頻數(shù)據(jù)可被傳送到汽車中的不同部位，而沒有實(shí)際上上的軟件開銷。通過保持音頻數(shù)據(jù)為數(shù)字形式，系統(tǒng)中不再需要多個(gè)ADC、DAC和線纜，由此節(jié)省下來的成本和電路板空間可用來實(shí)現(xiàn)其它功能。
| 圖1：I2S輸入信號(hào)的采樣波形。 |
LVDS已被用于將來自照相機(jī)、DVD播放器和導(dǎo)航系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)路由傳送到汽車中的各種顯示設(shè)備上。LVDS所具備的低信號(hào)幅度和差分結(jié)構(gòu)允許它以很低電磁輻射傳送高帶寬數(shù)據(jù)。
MAX9205被設(shè)計(jì)用來通過單個(gè)參考時(shí)鐘傳送10位并行數(shù)據(jù)。為將I2S信號(hào)SCLK、WS和SDA0-3作為數(shù)據(jù)傳送，參考時(shí)鐘需要與SCLK同步且至少為其頻率的2倍。MAX9205要求參考時(shí)鐘頻率范圍為16～40MHz，不過芯片將鎖定參考時(shí)鐘低至10MHz，從而允許使用普遍采用的12.28MHz時(shí)鐘頻率。
| 圖2：利用MAX9205/MAX9206傳送I2S音頻數(shù)據(jù)的電路原理圖。 |
離開模塊的信號(hào)在線束中必須非常魯棒，能忍受苛刻的汽車環(huán)境和故障狀態(tài)。LVDS總線需進(jìn)行交流耦合，以免在發(fā)生高壓短路狀況時(shí)受到損壞。由于MAX9205不能自動(dòng)對輸出信號(hào)進(jìn)行直流平衡，所以應(yīng)確保將要傳送的數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了直流平衡。在10個(gè)可用的輸入中，用到的一般不超過6個(gè)，因此可以利用其余的4個(gè)輸入來對傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行直流平衡。SCLK和WS信號(hào)是對稱信號(hào)，因此只需對隨機(jī)信號(hào)SDA0-3進(jìn)行反相并饋送到未用的輸入端，以確保待傳送的每個(gè)雙通道I2S數(shù)據(jù)包的1和0數(shù)量相等。
| 表1：串行器電路部分的元件和信號(hào)列表。 |
為滿足MAX9205的建立和保持時(shí)間并防止MAX9206解串器輸出的抖動(dòng)過大，應(yīng)該在I2S信號(hào)不處于轉(zhuǎn)變狀態(tài)時(shí)對其采樣。將TCLK_R/F接至GND，使MAX9205在參考時(shí)鐘(TCLK)下降沿對輸入進(jìn)行采樣。這里假設(shè)SCLK狀態(tài)在TCLK上升沿改變。如果配置不同，就要對TCLK_R/F作適當(dāng)調(diào)整，以確保滿足輸入信號(hào)的建立和保持時(shí)間要求。I2S輸入信號(hào)的正確采樣波形見圖1。
| 表2：解串器電路部分的元件和信號(hào)描述列表。 |
圖2給出了MAX9205和MAX9206的應(yīng)用原理圖。左半部分的串行器電路包含串行化和傳送LVDS音頻數(shù)據(jù)流所需的電路。右半部分的解串器電路包含接收和并行化LVDS音頻數(shù)據(jù)流所需的電路。表1和表2分別列出了這兩部分電路的元件和信號(hào)描述。
綜上所述，LVDS是最有效的車載數(shù)字視頻接口，也是傳送音頻數(shù)據(jù)的最有效接口。MAX9205/MAX9206 LVDS串行器/解串器提供了在汽車內(nèi)的兩點(diǎn)之間傳送多個(gè)I2S音頻流的簡單、低成本方案。Maxim公司的下一代LVDS產(chǎn)品將繼續(xù)得到改進(jìn)，并支持在同一STP線上傳送控制和數(shù)據(jù)，從而消除了對額外控制接口的需求。
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