ADAU1463/ADAU1467 具有扩展内部存储器和 I/O功能的Sigma DSP数字音频处理器技术手册

概述
[ADAU1463]/ADAU1467 分别是获得汽车认证的音频处理器，数字信号处理能力远超早先的SigmaDSP®器件。它们彼此引脚和寄存器兼容，并与ADAU1450/ADAU1451/ADAU1452 SigmaDSP^®^ 处理器引脚和寄存器兼容。硬件架构经过重构，针对高效音频处理做了优化。音频处理算法支持流处理（逐样本）、多速率处理和模块处理范式的无缝组合。借助SigmaStudio ^®^ 图形编程工具，可以产生互动式、直观和功能强大的信号处理流。与前几代SigmaDSP所需的指令相比，增强型数字信号处理器(DSP)内核架构能以大幅精简的指令执行某类音频处理算法，从而极大地改善代码效率。
数据表：*附件：ADAU1463 ADAU1467 具有扩展内部存储器和 I O功能的Sigma DSP数字音频处理器技术手册.pdf

1.2 V、32位DSP内核的工作频率最高可达294.912 MHz，每个采样最多可执行6144条单指令、多个数据(SIMD)指令，标准采样速率为48 kHz。功能强大的时钟发生器硬件，包括集成多个分数/整数输出的灵活锁相环(PLL)，支持所有标准的音频采样速率。在宽范围内的非标准速率可同时生成最多15个采样速率。这些时钟发生器与板载异步采样速率转换器(ASRC)以及灵活的硬件音频路由矩阵结合，使ADAU1463/ADAU1467成为理想的音频集线器，极大地简化了复杂的多速率音频系统设计。

ADAU1463/ADAU1467具有四个输入串行端口和四个输出串行端口。每个器件具有异步时钟域，能够用作位时钟和帧同步主机或从机。各串行端口支持多个数据线路。八个SDATAIOx引脚可分别与四个输入或四个输出串行端口中的任一个相关联。使用可分配的数据引脚允许串行端口使用单个位时钟和帧时钟发射或接收附加音频数据通道。每个补充数据引脚可携带两个至八个串行音频通道。这一灵活的配置提供多个音频输入/输出(I/O)通道，而无需在高速下运行串行端口，支持集成附加串行音频外设的系统。这些扩展的串行音频端口与时钟发生器、板载异步采样速率转换器(ASRC)以及灵活的硬件音频路由矩阵结合，使ADAU1463/ADAU1467成为理想的音频集线器，极大地简化了复杂的多速率音频系统设计。

ADAU1463/ADAU1467集成了高度可配置的串行端口、I^2^C、串行外设接口(SPI)、索尼/飞利浦数字互连格式(S/PDIF)接口和多功能I/O引脚，与各种模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、数字音频器件、放大器和控制电路接口。专用抽取滤波器最多可解码四个MEMS麦克风的脉冲密度调制(PDM)输出。

独立的从机器件和主机I^2^C/SPI控制端口允许通过外部主机器件（如微控制器）对ADAU1463/ADAU1467进行编程和控制，并直接编程和控制从机外设。自引导功能和主机控制端口支持复杂的独立系统。

请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如SDATAIO4/MP20）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示；例如MP20即表示仅与此功能相关。

应用

• 汽车音频处理
  • 音响主机
  • 分布式放大器
  • 后座娱乐系统
  • 干线放大器
• 商业和专业音频处理

特性

• 通过汽车应用认证
• 完全可编程音频DSP，可改善声音处理性能
• 可利用专有图形编程工具SigmaStudio开发自定义信号流程
• 最高294.912 MHz、32位SigmaDSP内核(1.2 V)
  • 高达24 k字程序存储器
  • 高达80 k字参数/数据RAM
  • 48 kHz时每样本最多6144个SIMD指令
  • 48 kHz时数字音频延迟池最高1600 ms
• 音频I/O和路由
  • 4个串行输入端口，4个串行输出端口
  • 48通道、32位数字I/O，采样速率高达192 kHz
  • 用于TDM、I2S、左对齐和右对齐格式、以及PCM的灵活配置
  • 8个立体声ASRC，比率范围从1:8到7.75:1和139 dB动态范围
  • 立体声S/PDIF输入和输出（192 kHz时）
  • 4个PDM麦克风输入通道
  • 多通道、字节可寻址TDM串行端口
• 时钟振荡器可从晶振产生主时钟
• 整数PLL和灵活的时钟发生器
• 集成裸片温度传感器
• I^2^C和SPI控制接口（从机和主机）
• 独立操作
  • 从串行EEPROM自引导
  • 8通道、10位SAR辅助控制ADC
  • 26个多用途引脚用于数字控制和输出
• 片内调节器用于从3.3 V电源产生1.2 V
• 88引脚、12 mm × 12 mm LFCSP封装，具有5.3 mm裸露焊盘
• 温度范围：-40°C至+105°C

框图

引脚配置描述

工作原理

图12. 系统框图及外部组件连接示例

概述

ADAU1465/ADAU1467是增强型音频处理器，拥有48个输入和输出通道。它们包括硬件音频信号路由选项，可用于各种输入、输出、SigmaDSP内核以及集成采样率转换器。

SigmaDSP内核具备全32位处理能力，即64位逻辑单元（ALU）。通过四倍乘法累加器（MAC）数据路径，ADAU1465/ADAU1467每秒可进行超过12亿次MAC操作，为SigmaDSP内核提供强大的处理能力，能够在标准48kHz采样率下处理3000个精密基带滤波器或24000个FIR滤波器抽头。此外，它还具备同步参数加载功能，以确保滤波器稳定性和与SigmaStudio软件的100%代码兼容性。SigmaStudio音频处理算法库使系统设计人员能够补偿实际扬声器、放大器和聆听环境中的各种因素，包括频率均衡、多频段压缩、限幅和系统延迟。

先进的采样率转换器（ASRC）和输出音频路由矩阵允许用户对来自多个源的输入进行多路复用，这些源可以以不同的采样率运行，然后将其传递到所需的硬件输出端。这种多路复用极大地降低了信号路由的复杂性，而无需更改硬件设计。

ASRC输出包括八个单声道ASRC、S/PDIF输入和输出，以及支持多达16个通道的音频数据端口，格式包括I²S和时分复用（TDM）。任何输入都可以路由到SigmaDSP内核或任何ASRC。

在任何给定时间，两个串行输入端口和两个串行输出端口可以与ASRC输出、串行输入、PDM麦克风或S/PDIF接收器配合使用。这种路由方案可通过矩阵控制寄存器进行修改，从而在无需更改硬件设计的情况下实现最大的系统灵活性。

用户可以独立于音频流对任意字节位置的音频流进行编码，以匹配特定需求。此模式可确保与使用TDM流的设备兼容。

该处理器的采样率高达192kHz，其程序程序和参数/数据随机存取存储器（RAM）可以加载使用亚德诺半导体（Analog Devices）公司的SigmaStudio图形化编程软件构建的自定义音频处理信号流，该软件可从www.analog.com下载。存储在参数RAM中的值能够控制各个信号处理模块，例如无限冲激响应（IIR）和有限冲激响应（FIR）滤波器、动态处理器、音频延迟以及混音器电平。软件安全加载功能允许透明的参数更新，并防止输出信号出现爆音。

诸如内存奇偶校验和程序计数器监控等可靠性特性，有助于确保系统能够检测并从与内存损坏相关的任何错误中恢复。

在ADAU1463/ADAU1467上，S/PDIF流中的音频数据可以路由到ASRC进行DSP处理，或直接作为串行音频输出。流中的其他组件，包括状态位和用户位，不会丢失，并且可以在MXP引脚上用于算法或输出。用户还可以独立于嵌入在S/PDIF音频发射器输出信号中的音频数据进行传输。