一套数字音频采集、播放和传输系统的实现
摘要：本文介绍了一种利用TI的Codec芯片TLV320AIC23和DSP C5409实现的数字音频采集、播放和传输系统。具体讲解了TLV320AIC23的特点和使用方法以及DSP与之的硬件和软件设计。同时，还介绍了如何利用DSP的McBSP实现SPI、I2C、RS－232等串口协议。
关键词：Codec DSP C5409 TLV320AIC23 McBSP I2C RS-232
TLV320AIC23简介
TLV320AIC23（以下简称AIC23）是TI推出的一款高性能的立体声音频Codec芯片，内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE IN两种输入方式（二选一），且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23的模数转换（ADCs）和数模转换（DACs）部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma－delta过采样技术，可以在8K到96K的频率范围内提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样，ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和100dB。与此同时，AIC23还具有很低的能耗，回放模式下功率仅为23mW，省电模式下更是小于15uW。由于具有上述优点，使得AIC23是一款非常理想的音频模拟I/O器件，可以很好的应用在随声听（如CD，MP3……）、录音机等数字音频领域。AIC23的管脚和内部结构框图如下：
从上图可以看出，AIC23主要的外围接口分为以下几个部分：
一． 数字音频接口：主要管脚为 BCLK－数字音频接口时钟信号（bit时钟），当AIC23为从模式时（通常情况），该时钟由DSP产生；AIC23为主模式时，该时钟由AIC23产生； LRCIN－数字音频接口DAC方向的帧信号（I2S模式下word时钟） LRCOUT－数字音频接口ADC方向的帧信号 DIN－数字音频接口DAC方向的数据输入 DOUT－数字音频接口ADC方向的数据输出 这部分可以和DSP的McBSP（Multi-channel buffered serial port，多通道缓存串口）无缝连接，唯一要注意的地方是McBSP的接收时钟和AIC23的BCLK都由McBSP的发送时钟提供，连接示意图如下：
二． 麦克风输入接口：主要管脚为 MICBIAS－提供麦克风偏压，通常是3/4 AVDD MICIN－麦克风输入，由AIC结构框图可以看出放大器默认是5倍增益 连接示意图如下：
三． LINE IN输入接口：主要管脚为 LLINEIN－左声道LINE IN输入 RLINEIN－右声道LINE IN输入 连接示意图如下：
四． 耳机输出接口：主要管脚为 LHPOUT－左声道耳机放大输出 RHPOUT－右声道耳机放大输出 LOUT－左声道输出 ROUT－右声道输出 从框图可以看出，LOUT和ROUT没有经过内部放大器，所以设计中常用LHPOUT和RHPOUT，连接示意图如下：
五． 配置接口：主要管脚为 SDIN－配置数据输入 SCLK－配置时钟 DSP通过该部分配置AIC23的内部寄存器，每个word的前7bit为寄存器地址，后9bit为寄存器内容。具体方法和寄存器具体内容见后。
六． 其他：主要管脚为 MCLK－芯片时钟输入(12.288M、11.2896M、18.432M、16.9344M) VMID－半压输入，通常由一个10U和一个0.1U电容并联接地 MODE－芯片工作模式选择，Master或者Slave CS－片选信号（配置时有效） CLKOUT－时钟输出，可以为MCLK或者MCLK/2（详见寄存器配置）
DSP与AIC23的连接
设计中DSP采用了TI的C5409，这是一款性价比高，外设资源丰富，耗电量低，处理能力强的16位DSP，在实际应用中较为流行。
C5409有三组可通过寄存器灵活配置的McBSP同步串口，与AIC23的连接主要使用这些串口。
一． 与AIC23数字音频接口的连接 AIC23的数字音频接口支持I2S模式（一种通用的音频格式），也支持DSP Mode模式（专为与TI的DSP连接模式）。两种模式的时序如下图：
I2S模式
DSP Mode模式
DSP与AIC23的连接可以采用I2S模式也可以采用DSP模式，区别仅在于DSP的McBSP帧信号的宽度。前者的帧信号宽度必须为一个字（16bit）长，而后者的帧宽度可以为一个bit长，比如在字长16bit（即左右声道的采样各为16bit），帧长为32bit的情况下，如果采用I2S，帧信号宽度应为16bit；而采用DSP Mode帧信号宽度1bit即可。
为了与AIC23通信，DSP的串口时钟也应该正确的设置。DSP的McBSP时钟为了减少外围电路通常都选择由内部CPU时钟分频得到，比如在AIC23采样速率为8K的情况下，McBSP串口时钟应为8
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