MAX9217MAX9218：音頻數(shù)據(jù)在視頻鏈路中的傳輸

1、MAX9217/MAX9218：音頻數(shù)據(jù)在視頻鏈路中的傳輸    MAX9217/MAX9218串行器和解串器芯片組通過(guò)一對(duì)兒雙絞線(xiàn)LVDS鏈路實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)傳輸，廣泛用于汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。視頻信號(hào)的每一幀總是存在消隱周期，可以利用這些周期“承載”音頻數(shù)據(jù)。在本應(yīng)用筆記中，我們討論音頻數(shù)據(jù)的傳輸格式，視頻鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)的方法以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體實(shí)例。簡(jiǎn)介MAX9217/圖1.MAX9217/MAX9218的視頻鏈路設(shè)置圖2.串行鏈路的視頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)格式數(shù)字音頻數(shù)據(jù)類(lèi)型和傳輸格式數(shù)字音頻數(shù)據(jù)有多種不同格式。我MAX9217/MAX9218 串行器和解串器芯

2、片組通過(guò)一對(duì)兒雙絞線(xiàn)LVDS 鏈路實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)傳輸，廣泛用于汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。視頻信號(hào)的每一幀總是存在消隱周期，可以利用這些周期“承載”音頻數(shù)據(jù)。在本應(yīng)用筆記中，我們討論音頻數(shù)據(jù)的傳輸格式，視頻鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)的方法以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體實(shí)例。簡(jiǎn)介MAX9217/圖1. MAX9217/MAX9218的視頻鏈路設(shè)置圖2. 串行鏈路的視頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)格式數(shù)字音頻數(shù)據(jù)類(lèi)型和傳輸格式數(shù)字音頻數(shù)據(jù)有多種不同格式。我們討論3種最常用的格式：采樣數(shù)字音頻(PCM)、MPEG層3音頻(MP3) 2和ATSC數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(AC3) 3。PCM數(shù)字音頻是CD ROM或DVD采用的數(shù)據(jù)格式。對(duì)左右聲道的音頻信號(hào)采

3、樣得到PCM數(shù)字信號(hào)，采樣率為44.1kHz，精度為16位或32位。因此，精度為16位時(shí)，PCM音頻數(shù)據(jù)速率為1.41Mbps；32位時(shí)為2.42Mbps。一張700MB CD可保存大約60分鐘的16位PCM數(shù)據(jù)格式的音樂(lè)。MP3是MP3播放器采用的音頻格式，對(duì)PCM音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼。立體聲MP3數(shù)據(jù)速率為112kbps至128kbps。對(duì)于這種數(shù)據(jù)速率，解碼后的MP3聲音效果與CD數(shù)字音頻的質(zhì)量相同。AC3是數(shù)字TV、HDTV和電影數(shù)字音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。立體聲AC3編碼后的數(shù)據(jù)速率為192kbps。為了恢復(fù)音頻信號(hào)，可將編碼后的音頻數(shù)據(jù)送入音頻解碼器芯片，該芯片生成PCM數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，傳送至音頻

4、DAC，最終恢復(fù)成模擬音頻信號(hào)。相反，沒(méi)有編碼的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)可以直接送入音頻DAC。(下面詳細(xì)說(shuō)明這種類(lèi)型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。)編碼或解碼音頻數(shù)據(jù)的常用串行音頻數(shù)字接口是Inter-IC音頻總線(xiàn)(I2S) 4。圖3所示為I2S接口配置和時(shí)序圖。每個(gè)音頻字的邊界由信號(hào)WS標(biāo)識(shí)。在我們的應(yīng)用中采用配置模式1。在SCK信號(hào)的上升沿，數(shù)據(jù)被鎖存至接收器，但是當(dāng)SCK保持低電平時(shí)，不接收數(shù)據(jù)。圖3. I2S接口配置和時(shí)序.使用MAX9217和MAX9218之間的串行鏈路仿真I2S接口，可以將音頻數(shù)據(jù)從圖形控制器一端傳送至遠(yuǎn)端。我們將控制位C3和C4分別分配給SD和WS信號(hào)。對(duì)于SCK時(shí)鐘，如果要發(fā)送PCM數(shù)字音

5、頻，可以直接使用MAX9218恢復(fù)的像素時(shí)鐘PCLK_OUT。對(duì)于傳送MP3或AC3音頻，可采用控制位C5為SCK時(shí)鐘生成一半或較低速率的像素時(shí)鐘。圖4顯示了這兩種情況的時(shí)序波形。為防止接收器溢出，大部分I2S接口需要進(jìn)行節(jié)流控制，連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以將SCK置低，直接實(shí)現(xiàn)節(jié)流控制。圖4中Case 1，工作期間SCK信號(hào)無(wú)法置低，可以使用片選引腳/CS關(guān)閉接收器。在這種情況下，圖4中的Case 1將C6分配給/CS信號(hào)。圖4. I2S接口的控制數(shù)據(jù)位波形消隱比和音頻數(shù)據(jù)吞吐率由于音頻數(shù)據(jù)是通過(guò)視頻信號(hào)的消隱周期傳輸?shù)?，我們需要確定給定像素頻率fP下行消隱比和場(chǎng)消隱比。圖5所示為顯示面板上的行消

6、隱和場(chǎng)消隱周期。圖5. 行消隱和場(chǎng)消隱以RL表示行消隱比，RF表示場(chǎng)消隱比，由圖5所示，我們可以按以下各式計(jì)算這些比值：RL = (I1 + I2) / L和RF = (f1+ f2) / F由此得到音頻數(shù)據(jù)吞吐率RA，即：RA = (RFF + (1 - RF) RLL) fP其中F和L是消隱周期中的音頻數(shù)據(jù)傳輸利用率。利用率是指整個(gè)消隱周期中，音頻數(shù)據(jù)傳輸所占的比例，是節(jié)流控制的結(jié)果。作為一個(gè)實(shí)例，表1所示參數(shù)為3種類(lèi)型的音頻數(shù)據(jù)設(shè)置數(shù)據(jù)速率。表1. 不同類(lèi)型音頻數(shù)據(jù)的消隱參數(shù)設(shè)置Audio Data TypefPRARBData Rate16-Bit PCM Audio Data3581

7、%82%MP335%38.5%128Kbps*AC350.3%60%192Kbps*.*注：MP3和AC3音頻數(shù)據(jù)都含有頭文件。考慮到這些信息后，實(shí)際的編碼數(shù)據(jù)速率會(huì)稍高一些2, 3。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要在面板端播放音頻信號(hào)，我們需要將PCM數(shù)據(jù)送至音頻DAC或解碼MP3和AC3數(shù)據(jù)，然后將其送至音頻DAC。由于沒(méi)有反向通道將握手信號(hào)回送給控制器，解碼器主機(jī)時(shí)鐘必須與像素時(shí)鐘同步，以防止數(shù)據(jù)上溢或下溢。圖6所示為編碼和未編碼數(shù)據(jù)音頻重放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖6. 面板端音頻重放實(shí)現(xiàn)在上述結(jié)構(gòu)圖中，采用了3次I2S接口。從左邊開(kāi)始，第一和第二個(gè)I2S接口的數(shù)據(jù)速率相同，能夠達(dá)到35MHz。第三個(gè)接口MAX9850 DirectDrive耳機(jī)放大器5接口，速率固定為音頻采樣率的倍數(shù)。時(shí)鐘SCK2送入MAX9491多路時(shí)鐘發(fā)生器6，它產(chǎn)生解碼器、FIFO和MAX9850的同步時(shí)鐘。MAX9491提供包含OTP的兩個(gè)可編程PLL，是本應(yīng)用的理想頻率合成器。Case 1適用于提供解碼PCM音頻數(shù)據(jù)的圖形控制器，Case 2用于面板端壓縮數(shù)據(jù)的解碼。Case 1的節(jié)流控制由/CS引腳實(shí)現(xiàn)，Case 2中通過(guò)空閑SCK時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)。