高性能數(shù)字MEMS麥克風與BLACKFIN DSP的標準數(shù)字音頻接口

作者：時間：2012-05-17 來源：網(wǎng)絡

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電路功能與優(yōu)勢

圖1所示電路允許兩個數(shù)字MEMS麥克風通過單條數(shù)據(jù)線與一個DSP接口。ADMP441由一個MEMS麥克風元件和一個I2S輸出組成。這使得立體聲麥克風可以用于音頻系統(tǒng)中，麥克風與處理器之間無需編解碼器。ADI公司的MEMS麥克風具有高信噪比(SNR)和平坦的寬帶頻率響應，堪稱高性能、低功耗應用的絕佳選擇。最多兩個ADMP441麥克風可以通過單條數(shù)據(jù)線輸入到Blackfin?處理器ADSP-BF527。

圖1. MEMS麥克風與Blackfin DSP的連接（原理示意圖：未顯示所有連接）

電路描述

ADMP441麥克風連接到ADSP-BF527的SPORT數(shù)據(jù)輸入引腳。本電路需要的無源元件只有電容和電阻：每個ADMP441需要一個0.1 μF旁路電容；SD線路上需要一個大下拉電阻(100 kΩ)，用以在ADMP441的輸出驅動器處于三態(tài)時給電容放電。旁路電容應盡可能靠近ADMP441 VDD引腳（引腳7）放置。

麥克風的VDD與ADSP-BF527的2.25 V至3.3 V VDDEXT應由相同的電源供電。雖然ADMP441可以采用1.8 V至3.3 V的VDD工作，但ADSP-BF527的VDDEXT必須至少是2.25 V。

為實現(xiàn)I2S數(shù)據(jù)流，ADMP441與ADSP-BF527之間必須連接三個信號：幀時鐘、位時鐘和數(shù)據(jù)。ADSP-BF527為系統(tǒng)時鐘，并生成兩個I2S時鐘。

此電路展示麥克風連接到Blackfin的SPORT0單個數(shù)據(jù)輸入端。ADSP-BF527的兩個SPORT各具有兩組數(shù)據(jù)接收引腳，因此最多可提供八通道I2S音頻輸入。表1所示為使用ADSP-BF527的串口SPORT0時的連接情況。

將兩個ADMP441上的L/R引腳設為相反電平——其中一個拉至VDD，而另一個拉至GND。拉至GND時，麥克風在I2S流的左通道上輸出數(shù)據(jù)，而拉至VDD時，則在右通道上輸出數(shù)據(jù)。

ADMP441通過將CHIPEN引腳拉高而使能。此引腳既可以直接連接到麥克風的VDD，使麥克風在上電時始終保持使能狀態(tài)，也可以連接到ADSP-BF527的GPIO，以便Blackfin能夠使能和禁用麥克風。

ADMP441的靈敏度為?26 dBFS。在大多數(shù)應用中，麥克風輸出需要將一些增益增加到Blackfin的信號路徑中。如果將增益增加給DSP中的信號，則處理器的輸出仍必須限制在0 dBFS。

ADSP-BF527寄存器設置

以下是用于將ADSP-BF527設為I2S主機模式的SPORT寄存器設置。有關這些寄存器設置的詳細說明，請參考ADSP-BF52x Blackfin處理器硬件參考。

利用以下非默認設置來配置主接收配置寄存器SPORT_RCR1：

RCKFE：在RSCLK下降沿驅動內部幀同步

RFSR：每個數(shù)據(jù)字均需要RFS

IRFS：使用內部RFS

IRSCLK：選擇內部接收時鐘

利用以下非默認設置來配置輔助接收配置寄存器SPORT_RCR2：

RSFSE：使能接收立體聲幀同步

SLEN：32位字長度

將SPORT接收串行時鐘分頻器寄存器SPORT_RCLKDIV設為17 (0x0011)，并將SPORT_RFSDIV設為31 (0x001F)。這可設置適當?shù)臅r鐘頻率，以實現(xiàn)48 kHz幀時鐘、3.072 MHz比特時鐘和120 MHz Blackfin系統(tǒng)時鐘(SCLK)。

此處介紹的寄存器設置可以應用于ADSP-BF527的SPORT0或SPORT1，具體取決于所用的串口。

常見變化

DSP

也可以用Blackfin系列中的其它器件代替ADSP-BF527來設置本電路。有關SPORT通道差異及其它變化的詳細信息，請參見相應的數(shù)據(jù)手冊。如需查看Blackfin系列產(chǎn)品頁面，請訪問：http://www.analog.com/zh/blackfin。

麥克風

只需移除一個ADMP441麥克風，就能設置一個使用單個ADMP441的單聲道麥克風電路。在單聲道配置中，其它連接保持不變。

其它ADMP441麥克風可以像第一對立體聲配置一樣，連接到ADSP-BF527的SPORT輸入端。

電路評估與測試

評估ADMP441 MEMS麥克風通過I2S連接到ADSP-BF527 Blackfin DSP的系統(tǒng)時，最簡單的方法是使用EVAL-ADMP441Z評估板和Blackfin SDP。這些電路板能夠互相配合，并包含使能數(shù)字音頻連接的代碼。連接到PC的USB端口時，該系統(tǒng)會被識別為標準USB音頻接口，能夠將立體聲音頻從麥克風傳輸?shù)?/SPAN>PC。