WM9713L AC97音頻+觸摸屏編解碼器

———WM9713LAC'97音頻+觸摸屏編解碼器說明

WM9713L是一種高度集成的輸入/輸出設(shè)備專為移動計(jì)算和通信而設(shè)計(jì)。

該芯片設(shè)計(jì)用于雙編解碼器操作，通過交流鏈路支持高保真立體聲編解碼器功能接口，并額外支持語音編解碼器功能通過一個PCM型同步串行端口（SSP）。第三個輔助設(shè)備提供DAC，可用于支持生成不同樣品的監(jiān)督音或鈴聲等向主編解碼器收費(fèi)。

該設(shè)備可直接連接到4線或5線觸摸屏、單聲道或立體聲話筒、立體聲耳機(jī)和立體聲揚(yáng)聲器，減少了系統(tǒng)。耳機(jī)的無蓋連接，可使用揚(yáng)聲器和耳機(jī)，節(jié)省成本和董事會區(qū)域。此外，多個模擬輸入和輸出提供的管腳可與模擬管無縫集成連接的無線通信設(shè)備。

所有設(shè)備功能都通過符合AC97標(biāo)準(zhǔn)的單AC鏈路接口。

24.576MHz主時(shí)鐘可以直接輸入或由13MHz（或其他頻率）內(nèi)部產(chǎn)生由車載鎖相環(huán)進(jìn)行時(shí)鐘。PLL支持廣泛的范圍從2.048Mhz到78.6Mhz的輸入時(shí)鐘。

WM9713L在1.8至3.6的電源電壓下工作伏特。芯片的每個部分都可以在軟件控制，省電。該設(shè)備在小型無鉛7x7mmQFN封裝，非常適合用于手持便攜式系統(tǒng)。

特征

AC97版本2.2兼容立體聲編解碼器

-DAC信噪比94dB，THD–85dB

-ADC信噪比87dB，THD–86dB

-變速率音頻，支持所有WinCE采樣率

-音調(diào)控制、低音增強(qiáng)和3D增強(qiáng)

芯片內(nèi)45mW耳機(jī)驅(qū)動器

片上400兆瓦單聲道或立體聲揚(yáng)聲器驅(qū)動程序

立體聲、單聲道或差分話筒輸入

-自動高度控制（ALC）

-麥克風(fēng)插入和麥克風(fēng)按鈕按下檢測

輔助單聲道DAC（鈴聲或直流電平生成）

無線芯片組的無縫接口

電阻式觸摸屏接口

-支持4線和5線面板

-12位分辨率，INL±2lsb（0.5像素）

-X，Y和接觸壓力（Z）測量

-睡眠模式下支持筆下檢測

附加的PCM/I2

支持語音編解碼器的S接口

PLL衍生音頻時(shí)鐘。

支持從2.048Mhz到78.6Mhz的輸入時(shí)鐘

1.8V至3.6V電源（數(shù)字低至1.62V，揚(yáng)聲器高達(dá)4.2伏）

7x7mm48針QFN封裝

應(yīng)用

帶或不帶電話的個人數(shù)字助理（PDA）

智能手機(jī)

手持和平板電腦

方塊圖

引腳配置

設(shè)備描述

導(dǎo)言

WM9713L是對WM9712的一個主要的pin兼容升級，增加了一個PCM語音編解碼器。這個編解碼器通過一個PCM類型的音頻接口連接，該接口使用GPIO管腳進(jìn)行連接。

它旨在滿足便攜式和無線智能手機(jī)系統(tǒng)的混合信號要求。它包括錄音和回放、觸摸屏數(shù)字化、電池監(jiān)控、輔助ADC和GPIO功能，全部通過一個5線交流連接接口控制。另外，PCM語音通過提供一個附加的語音DAC和一個PCM音頻序列，支持編解碼器功能

接口。

包括一個PLL，以允許不相關(guān)的參考時(shí)鐘用于產(chǎn)生交流鏈路系統(tǒng)時(shí)鐘。通常13MHz或2.048Mhz的參考可以用作參考。

軟件支持

WM9713L的基本音頻功能是與標(biāo)準(zhǔn)AC97設(shè)備兼容的軟件司機(jī)。但是，為了更好地支持觸摸面板和其他附加功能，Wolfson微電子為選定的CPU和操作系統(tǒng)提供自定義設(shè)備驅(qū)動程序。

AC97兼容性

WM9713L使用AC97接口與微處理器或控制器通信。這個音頻和GPIO功能在很大程度上符合AC97版本2.2。以下差異

根據(jù)AC97標(biāo)準(zhǔn)：

引腳：一些引腳的功能已經(jīng)改變，以支持特定設(shè)備特征。手機(jī)和PCBEEP引腳已被移動到不同的位置在設(shè)備包上。

包裝：WM9713L的默認(rèn)包裝是7×7mm無鉛QFN

包裹。

音頻混音：WM9713L可處理智能手機(jī)的所有音頻功能，

包括音頻播放、錄音、電話、電話錄音、鈴聲音調(diào)，以及同時(shí)使用這些功能。AC97混頻器結(jié)構(gòu)不完全支持這一點(diǎn)。因此，WM9713L采用了改進(jìn)的AC97混頻器有三個獨(dú)立混音器的建筑。

音調(diào)控制、低音增強(qiáng)和3D增強(qiáng)：實(shí)現(xiàn)這些功能在數(shù)字域中，因此只影響通過音頻DAC，不是AC97規(guī)定的所有輸出信號。

其他一些功能是AC97的附加功能：

用于單聲道或立體聲揚(yáng)聲器的片上BTL揚(yáng)聲器驅(qū)動程序

用于耳揚(yáng)聲器（電話接收器）的片內(nèi)BTL驅(qū)動程序

用于鈴聲、系統(tǒng)警報(bào)等的輔助單聲道DAC。

觸摸屏控制器

輔助ADC輸入

2個電池報(bào)警模擬比較器

用于音調(diào)控制和3D增強(qiáng)的可編程濾波器特性

與附加語音DAC和現(xiàn)有音頻ADC的PCM接口

PLL從無關(guān)參考時(shí)鐘輸入創(chuàng)建AC97系統(tǒng)時(shí)鐘

PCM編解碼器

移動電話設(shè)備通常需要的PCM語音編解碼器功能由WM9713L上的額外語音DAC，通過標(biāo)準(zhǔn)的PCM類型數(shù)據(jù)接口連接是通過可選使用WM9713L上的4個GPIO管腳構(gòu)造的。音頻輸出數(shù)據(jù)來自一個或兩個音頻ADC也可以通過這個PCM接口輸出，允許一個完整的語音編解碼器要實(shí)現(xiàn)的功能。此編解碼器使用標(biāo)準(zhǔn)AC97主時(shí)鐘，帶WM9713LPCM接口，始終充當(dāng)主時(shí)鐘。

音頻路徑概述

時(shí)鐘產(chǎn)生

WM9713L支持從兩個獨(dú)立的源進(jìn)行計(jì)時(shí)，可通過AC97接口選擇：

外部時(shí)鐘輸入MCLKA

外部時(shí)鐘輸入MCLKB

為了運(yùn)行AC97接口，將源時(shí)鐘分成適當(dāng)?shù)念l率接口，語音DAC和高保真數(shù)字信號處理器通過可編程分割塊。時(shí)鐘速率可以是在運(yùn)行過程中通過AC97鏈路改變，以支持替代模式，例如低僅傳輸語音數(shù)據(jù)時(shí)的電源模式。PLL的出現(xiàn)增加了選擇的靈活性輸入時(shí)鐘頻率的典型選擇是2.048Mhz、4.096MHz或13MHz。

上電時(shí)的默認(rèn)模式假定PLL斷電時(shí)MCLKA上會出現(xiàn)時(shí)鐘。

這使得通過AC97鏈路對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)時(shí)，以定義所需的時(shí)鐘分配器模式和是否需要激活PLL。

注：此時(shí)鐘可以是任何可用頻率。

當(dāng)MCLKA和MCLKB之間的muxing時(shí)，兩個時(shí)鐘必須在至少兩個時(shí)鐘周期內(nèi)處于活動狀態(tài)切換事件之后。

時(shí)鐘分割模式

WM9713L的時(shí)鐘策略。時(shí)鐘由CLK_MUX、CLK_SRC控制和S[6:0]。

CLKAX2，CLKBX2——輸入端MCLKA和MCLKB上的時(shí)鐘倍頻器。

CLKUMUX—在MCLKA和MCLKB之間進(jìn)行選擇。

CLKUSRC–在外部或PLL衍生時(shí)鐘參考之間進(jìn)行選擇。

S[3:0]–在主模式下設(shè)置語音DAC時(shí)鐘速率和PCM接口時(shí)鐘（可用分割比1到16）。

S[6:4]-設(shè)置高保真計(jì)時(shí)速率（可用分割比1到8）。用于設(shè)置這些開關(guān)的寄存器可以從寄存器地址44h訪問（見表1）。

如果模式改變需要從外部時(shí)鐘切換到PLL生成的時(shí)鐘，則建議在切換前設(shè)置PLL時(shí)鐘方案所需的時(shí)鐘分割比在時(shí)鐘之間。此選項(xiàng)通過兩組寄存器SPLL[6:0]和六點(diǎn)半。如果選擇了PLL（CLK_SRC=0）S[6:0]=SPLL[6:0]，如果選擇了外部時(shí)鐘（CLK_SRC=1）S[6:0]=SEXT[6:0]。SEXT[6:0]在寄存器地址44h中定義。SPLL[6:0]在寄存器46h（見表3），它還包含與PLL有關(guān)的若干獨(dú)立控制功能。

寫入寄存器44h和46h可以在選擇PLL輸出。

筆式模數(shù)轉(zhuǎn)換器

PENADC的時(shí)鐘名義上運(yùn)行在768kHz，并由BITCLK導(dǎo)出。除數(shù)時(shí)鐘發(fā)生器由PENDIV設(shè)置。這使得PENADC時(shí)鐘頻率可以根據(jù)功率消耗和轉(zhuǎn)換率考慮。

PLL模式

PLL操作由寄存器46h（見表3）控制，有兩種操作模式：

整數(shù)N

分?jǐn)?shù)N

PLL已針對8.192MHz范圍內(nèi)的標(biāo)稱輸入時(shí)鐘（PLL_-IN）頻率進(jìn)行了優(yōu)化-19.661MHz（低頻=0）和2.048Mhz–4.9152MHz（低頻=1）。

通過使用時(shí)鐘分頻器（div×2/4）對輸入頻率高達(dá)78.6MHz的PLLcan被接納。通過DIVSEL（0=關(guān)）啟用輸入時(shí)鐘分頻器，并設(shè)置分頻比按DIVCTL（0=div2，1=div4）

整數(shù)N模式

PLL（PLL_-OUT）的標(biāo)稱輸出頻率為98.304MHz，除以4即可實(shí)現(xiàn)24.576MHz的標(biāo)稱系統(tǒng)時(shí)鐘。

整數(shù)除法比（N）由：FPLL_-out/FPLL_-IN確定，并由N[3:0]設(shè)置，且必須在整數(shù)N運(yùn)算的范圍為5到12（0101=div乘5，1100=div乘12）。注意設(shè)置LF=1使輸入頻率在2.048Mhz–4.096MHz范圍內(nèi)進(jìn)一步除以4。

整數(shù)N模式是通過設(shè)置SDM=0來選擇的。

分?jǐn)?shù)N模式

分?jǐn)?shù)N模式提供1/222的除法分辨率，并由K[21:0]設(shè)置（寄存器46h，請參閱部分PLL寄存器頁地址映射）。所需的分區(qū)X與分?jǐn)?shù)除K[21:0]和整數(shù)除N[3:0]是：

K=（）XN222個其中0（X–N）1，K四舍五入為最接近的整數(shù)。

例如，如果鎖相環(huán)輸入時(shí)鐘為13MHz，而所需的鎖相環(huán)輸出時(shí)鐘為98.304MHz，則期望的除法X是7.5618。所以N[3:0]是7h，K[21:0]是23f48h98.304MHz時(shí)鐘。

數(shù)據(jù)和控制接口

WM9713L有兩個接口，一個是數(shù)據(jù)和控制AC97接口，另一個是僅限數(shù)據(jù)的PCM接口。

AC97接口可通過專用引腳（SDATAOUT、SDATAIN、SYNC、BITCLK和RESETB）是唯一的控制接口，可以訪問設(shè)備上的所有數(shù)據(jù)流，除了那個聲音。PCM接口可通過GPIO引腳（PCMCLK、PCMFS、PCMDAC）獲得和PCMADC），并提供對語音DAC的訪問。它還可以從立體聲系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)ADC。這可能很有用，例如，允許通過在一個ADC通道上混合發(fā)送和接收路徑，并通過PCM發(fā)送接口。

AC97接口

接口協(xié)議

WM9713Lha是一個用于數(shù)據(jù)傳輸和控制的單一AC97接口。交流鏈路使用5

電線：

SDATAIN（引腳8）將數(shù)據(jù)從WM9713L傳輸?shù)娇刂破?/p>

SDATAOUT（引腳5）將數(shù)據(jù)從控制器傳送到WM9713L

BITCLK（引腳6）是一個時(shí)鐘，由MCLKA或MCLKB輸入和提供給控制器。

SYNC是由控制器生成并傳遞給

WM9713L型

RESETB將WM9713L重置為默認(rèn)狀態(tài)交流鏈路接口（典型情況下，由AC97編解碼器生成BITCLK）sdataain和SDATAOUT信號各自攜帶13個時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)流（插槽0到12）。插槽0到12的完整序列稱為AC鏈路幀，包含256位。幀速率為48kHz。這樣就可以同時(shí)發(fā)送和接收多個數(shù)據(jù)流（例如音頻、觸摸屏、AUXDAC、控制），采樣率高達(dá)48kHz。

注：

當(dāng)應(yīng)用RESETB時(shí)，SDATAOUT和SYNC必須保持低位。必須保持這些信號在復(fù)位脈沖的整個持續(xù)時(shí)間內(nèi)，尤其是在

重置B。如果在重置過程中設(shè)置為高，AC97設(shè)備可能進(jìn)入測試模式。

操作

WM9713L可以使用專用ac實(shí)現(xiàn)PCM語音編解碼器功能，其中一個或現(xiàn)有的兩個高保真ADC。在PCM編解碼器模式下，ac輸入和ADC輸出接口通過一個PCM風(fēng)格的端口通過GPIO引腳。

此接口可支持一個ADC通道，或立體聲/雙ADC通道（如果需要）（兩個通道的數(shù)據(jù)作為背對背的字發(fā)送到每個PCM幀）。

在純語音模式下，交流鏈路僅用于控制信息，而不是音頻數(shù)據(jù)。因此它將通常關(guān)閉（PR4=1），除非必須發(fā)送控制數(shù)據(jù)。

PCM接口使用4個GPIO接口管腳，用于時(shí)鐘、幀和數(shù)據(jù)輸入/輸出。如果未啟用PCM編解碼器功能，則GPIO引腳可用于其他功能，如WM9713L型

接口協(xié)議

WM9713LPCM音頻接口用于向語音DAC輸入數(shù)據(jù)和輸出來自立體聲ADC的數(shù)據(jù)。啟用時(shí)，PCM音頻接口使用四個GPIO引腳：

GPIO1/PCMCLK：位時(shí)鐘

GPIO3/PCMFS：幀同步

GPIO4/PCMDAC：語音DAC數(shù)據(jù)輸入

GPIO5/PCMADC：立體聲ADC數(shù)據(jù)輸出未啟用時(shí)，GPIO可用于WM9713L上的其他功能。

PCM接口模式

WM9713LPCM音頻接口可以配置為以下四種模式之一：

禁用模式：WM9713L禁用并三態(tài)所有PCM接口引腳。任何忽略時(shí)鐘輸入，不傳輸ADC/DAC數(shù)據(jù)。

從機(jī)模式：WM9713L接受PCMCLK和PCMFS作為來自外部來源。

主模式：WM9713L生成PCMCLK和PCMFS作為輸出。

部分主模式：WM9713L生成PCMCLK作為輸出，并且接受PCMFS作為外部輸入。

PCMDAC和PCMADC管腳通常分別用作DAC輸入和ADC輸出。這個WM9713L允許交換這些功能，允許PCMADC上的DAC輸入和ADC輸出在PCMDAC上。

PCM音頻數(shù)據(jù)格式

支持四種不同的音頻數(shù)據(jù)格式：

數(shù)字信號處理器模式

左對齊

右對齊

這四種模式都是MSB優(yōu)先。它們描述如下。參考電氣定時(shí)信息的特征部分。

PCM接口可配置為單聲道模式，其中只有一個ADC數(shù)據(jù)通道輸出。在此模式下，接口應(yīng)配置為數(shù)字信號處理器模式。短幀或長幀同步是受支持，且在的第一個（模式B）或第二個（模式A）上升沿上可以使用MSBCLK公司。

注意，在立體聲模式下操作時(shí)，單聲道DAC始終使用PCM接口單聲道模式（模式B，F(xiàn)SP=1）在數(shù)字信號處理器模式下，左通道主配電板在第一（模式B）或第二（模式A）上升時(shí)可用PCMCLK的邊緣（可由FSP選擇）跟隨PCMFS的上升邊緣。右通道數(shù)據(jù)緊跟左聲道數(shù)據(jù)。取決于字長、PCMCLK頻率和樣本速率，在右通道數(shù)據(jù)的LSB和下一個通道數(shù)據(jù)的LSB之間可能有未使用的PCMCLK周期樣品。

單麥克風(fēng)操作

單端配置最多可連接三個麥克風(fēng)。三個人中的任何一個可以使用MPASEL[1:0]選擇MICs作為MPA的輸入（寄存器22h，位13:12）。只有MIC2B上的麥克風(fēng)可選擇為MPB。注意，MPABST總是設(shè)置選用MPA輸入話筒。如果MIC2B是MPA的選定輸入，建議MPB已禁用。

雙麥克風(fēng)操作雙差分配置最多可連接兩個麥克風(fēng)。這很適合立體聲麥克風(fēng)或噪音消除應(yīng)用。Mic1連接在MIC2A和MICCM輸入和mic2連接在MIC2B和MICCM輸入之間，另外，通過MPA輸入mux選擇的MIC1可以支持另一個麥克風(fēng)。請注意，麥克風(fēng)可以單端連接。

雙麥克風(fēng)配置

麥克風(fēng)偏置電路

微偏壓輸出提供適用于偏壓駐極體類型的低噪聲參考電壓麥克風(fēng)和相關(guān)的外部電阻偏置網(wǎng)絡(luò)。參考應(yīng)用程序推薦外部組件的信息部分。微偏壓可以通過寄存器22h中的MBVOL。當(dāng)MBVOL=0時(shí)，MICBIAS=0.9*AVDD，當(dāng)MBVOL=1時(shí)，MICBIAS=0.75*AVDD。

音頻混音器

攪拌機(jī)概述

WM9713L有四個獨(dú)立的低功率音頻混音器，可滿足智能手機(jī)、掌上電腦和掌上電腦。這些混頻器用于驅(qū)動音頻輸出HPL、HPR、MONO、SPKL、SPKR、OUT3和OUT4。也有兩個逆變器用于提供互補(bǔ)輸出驅(qū)動信號。

耳機(jī)混音器

有兩個耳機(jī)混音器，左耳機(jī)混音器和右耳機(jī)混音器（HPMIXL和HPMIXR）。這些混頻器是立體聲輸出驅(qū)動源。它們是用來驅(qū)動立體聲的輸出HPL和HPR。它們還可用于驅(qū)動SPKL和SPKR輸出，當(dāng)用于與OUT3和OUT4一起，它們可以配置為通過兩個輸出逆變器支持橋接負(fù)載（BTL）立體聲揚(yáng)聲器輸出。以下信號可以混入耳機(jī)路徑：

MONOIN（由寄存器08h控制，見“音頻輸入”）

線路L/R（由寄存器0Ah控制，見“音頻輸入”）

記錄PGA的輸出（由寄存器14h控制，見“音頻ADC”，“創(chuàng)紀(jì)錄的收益”）

立體聲DAC信號（由寄存器0Ch控制，見“音頻DAC”）

麥克風(fēng)信號（由寄存器10h控制，見“音頻輸入”）

PC嘟嘟聲（由寄存器16h控制，見“音頻輸入”）

DAC信號（由寄存器18h控制，見“音頻DAC”）

AUXDAC信號（由寄存器1Ah控制，見“輔助DAC”）在典型的智能手機(jī)應(yīng)用中，耳機(jī)信號是MONOIN/ac和側(cè)音（用于電話）和立體聲DAC信號（用于音樂播放）。

不使用耳機(jī)混音器時(shí)，可使用斷電寄存器位關(guān)閉電源HPLX和HPRX（寄存器3Ch，位[3:2]）。

揚(yáng)聲器混頻器

揚(yáng)聲器混頻器（SPKMIX）是一個單聲道源。它通常用于驅(qū)動單聲道揚(yáng)聲器BTL配置。以下信號可以混合到揚(yáng)聲器路徑中：

MONOIN（由寄存器08h控制，見“音頻輸入”）

線路L/R（由寄存器0Ah控制，見“音頻輸入”）

立體聲DAC信號（由寄存器0Ch控制，見“音頻DAC”）

PC嘟嘟聲（由寄存器16h控制，見“音頻輸入”）

DAC信號（由寄存器18h控制，見“音頻DAC”）

AUXDAC信號（由寄存器1Ah控制，見“輔助DAC”）

在典型的智能手機(jī)應(yīng)用中，揚(yáng)聲器信號是AUXDAC（用于系統(tǒng)警報(bào)或響鈴）的混合信號音頻播放）、MONOIN/DAC（用于揚(yáng)聲器功能）和PC_BEEP（用于外部生成的鈴聲）。

注意，當(dāng)選擇立體聲輸入對LINEL/R和DACL/R時(shí)-6dB，使每個通道上的0dBFS信號相加，以提供立體聲混合0dBFS輸出。不使用時(shí)，可使用斷電寄存器位SPKX關(guān)閉揚(yáng)聲器混頻器的電源（寄存器3Ch，位1）。

單混頻器

單聲道混頻器驅(qū)動單聲道管腳。以下信號可混入單聲道：

線路L/R（由寄存器0Ah控制，見“音頻輸入”）

記錄PGA的輸出（由寄存器14h控制，見“音頻ADC”，“創(chuàng)紀(jì)錄的收益”）

立體聲DAC信號（由寄存器0Ch控制，見“音頻DAC”）

麥克風(fēng)信號（由寄存器10h控制，見“音頻輸入”）

PC嘟嘟聲（由寄存器16h控制，見“音頻輸入”）

DAC信號（由寄存器18h控制，見“音頻DAC”）

AUXDAC信號（由寄存器12h控制，見“輔助DAC”）

在典型的智能手機(jī)應(yīng)用中，單聲道信號是放大的麥克風(fēng)信號的混合（可能有自動增益控制）和（如果啟用）立體聲的音頻播放信號DAC或輔助DAC。

注意，當(dāng)選擇立體聲輸入對LINEL/R和DACL/R時(shí)-6dB，使每個通道上的0dBFS信號相加，以提供立體聲混合0dBFS輸出。不使用時(shí)，可使用斷電寄存器位MX關(guān)閉單聲道混頻器的電源（寄存器3Ch，位0）。

觸摸屏界面

WM9713L包括一個觸摸板驅(qū)動器和數(shù)字電路，用于4線或5線電阻觸摸面板。實(shí)現(xiàn)了以下功能：

X坐標(biāo)測量

Y坐標(biāo)測量

筆下檢測，具有可編程靈敏度觸摸壓力測量（僅限4線觸摸屏）從COMP1/AUX1（引腳29）、COMP2/AUX2（引腳30）、BMON/AUX3進(jìn)行輔助測量（銷31）或雨刮器/AUX4（銷12）

觸摸屏數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用非常低的功率，12位逐次逼近型ADC。這個同樣的ADC也可用于電池和輔助測量（參見“電池報(bào)警和“電池測量”和“輔助ADC輸入”部分）。片上開關(guān)矩陣將每個觸摸屏端子連接到電源電壓TPVDD和接地（TPGND），或根據(jù)需要連接到ADC輸入。