音頻編解碼芯片接口的FPGA應(yīng)用

介紹了音頻編解碼芯片WM8731基于FPGA的接口電路的設(shè)計，包括芯片配置模塊與音頻數(shù)據(jù)接口模塊等，使得控制器只通過寄存器就可以方便地對其進(jìn)行操作。整個設(shè)計以VHDL和Verilog HDL語言在Max+Plus Ⅱ里實現(xiàn)，并進(jìn)行了驗證。

　　1 概 述

　　WM873l是一款功能強大的低功耗立體聲24位音頻編解碼芯片，其高性能耳機驅(qū)動器、低功耗設(shè)計、可控采樣頻率、可選擇的濾波器使得WM8731芯片廣泛使用于便攜式MP3，CD，PDA的場合。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　WM8731包含2個線路輸入和1路麥克風(fēng)輸入并可以進(jìn)行音量調(diào)節(jié);內(nèi)置片上ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)及可選擇的高通數(shù)字濾波器;采用高品質(zhì)過采樣率結(jié)構(gòu)的DAC(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器);線路輸出和耳機輸出;內(nèi)置晶體振蕩器以及可配置的數(shù)字音頻接口和2或3線可選的微處理器控制接口等?？刂破骺赏ㄟ^控制接口(Control Interface)對WM8731進(jìn)行配置，然后通過數(shù)字音頻接口(Digtal Audio Interface)讀寫數(shù)據(jù)音頻信號。本文設(shè)計了一種基于FPGA的驅(qū)動模塊，將WM8731的控制接口與數(shù)字音頻接口轉(zhuǎn)換為控制器通用的總線接口，使控制器可以像讀寫外部寄存器一樣對WM8731芯片進(jìn)行控制使用。

　　2 WM8731芯片接口時序介紹

　　2.1 控制接口時序

　　WM8731的控制接口有4根引腳，分別為：MODE(控制接口選擇線)、CSB(片選或地址選擇線)、SDIN(數(shù)據(jù)輸入線)和SCLK(時鐘輸入線)。它具有2線和3線兩種模式。2線為MPU接口，3線為兼容SPI接口。對控制接口的配置選擇可通過設(shè)置MODE腳的狀態(tài)完成。選擇MODE為0時為2線模式，1時為3線模式。本文采用2線模式對WM8731進(jìn)行控制。其時序圖如圖2所示。

　　2.2 數(shù)字音頻接口時序

　　WM8731的數(shù)字音頻接口有5根引腳，分別為：BCLK(數(shù)字音頻位時鐘)、DACDAT(DAC數(shù)字音頻數(shù)據(jù)輸入)、DACIRC(DAC采樣左/右聲道信號)、ADC-DAT(ADC數(shù)字音頻信號輸出)、ADCLRC(ADC采樣左/右聲道信號)。

　　數(shù)字音頻接口可以工作在主模式和從模式下。地址為0000111的寄存器的第6位設(shè)置數(shù)據(jù)的主/從模式：“1”為主模式，“0”為從模式。ADCDAT、/DACDAI和ADCLRC/DACLRC與位時鐘BCIK同步，在每個BCLK的下降沿進(jìn)行一次傳輸。BCLK和ADCLRC/DACLRC在主模式時為輸出信號，從模式下為輸入信號。DAC-DAT始終為輸入信號，ADCDAT始終為輸出信號。

　　數(shù)字輸出支持4種音頻數(shù)據(jù)模式：右對齊、左對齊、I2S和DSP模式。通過對寄存器的不同配置，可以設(shè)置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。寄存器配置值如下：

　　寄存器地址0000111的1～0位設(shè)置音頻格式：“11”時為DSF’格式，“10”為I2S格式，“01”為左對齊格式，“00‘’為右對齊格式。

　　3～2位設(shè)置字長：“11”時為32位，“10”為24位，“01”為20位，“00‘’為16位。

　　這四種音頻格式都是高位(MSB)在前，16～32位。但32位數(shù)據(jù)不支持右對齊模式。

　　本文采用主模式的左對齊數(shù)據(jù)格式，左對齊數(shù)據(jù)格式傳輸如圖3：左對齊格式時，MSB在BCLK的第一個上升沿有效，緊接著是一個ADCLRC或DACLRC傳輸。