CS4970x4：32位高清音频解码器DSP家族的卓越之选

在音频处理领域，追求高清、多标准的音频解码和处理是永恒的目标。Cirrus Logic的CS4970x4 DSP家族产品，为实现这一目标提供了强大的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：CK49X-497024.pdf

一、产品概述

CS4970x4 DSP家族是CS4953xx DSP家族的增强版本，整体性能更上一层楼。它结合了Cirrus Logic丰富的音频处理算法库，能够助力开发下一代高清音频解决方案。该产品采用128 - pin LQFP封装，其音频处理功能是CS4953xx产品家族的超集。

1.1 音频格式支持

它支持多种高清音频格式，如Dolby Digital® Plus、Dolby® TrueHD、DTS - HD® High Resolution Audio等，同时也支持多种传统音频格式和丰富的后处理功能，像Dolby Digital® EX、DTS - ES 96/24™ Discrete 7.1等。

1.2 软件套件

其软件套件包括操作系统（OS）和一系列覆盖层，覆盖层分为解码器、矩阵处理器和后处理器三大类。这种覆盖层结构大大减少了处理变更时重新配置DSP所需的时间，每个覆盖层都能独立重新加载，互不干扰。

二、硬件功能解析

2.1 Coyote DSP核心

CS4970x4是一款双核心Coyote DSP，拥有独立的X和Y数据以及P代码存储空间。每个核心都是高性能的32位、用户可编程的定点DSP，每时钟周期能执行两次乘法累加（MAC）操作。并且，两个DSP核心都与灵活的DMA引擎相连，DMA引擎能在不依赖DSP干预的情况下，在数字音频输入（DAI）、数字音频输出（DAO）、外部存储器和DSP核心存储器等外设之间移动数据，从而为信号处理指令腾出更多的MIPS。

2.2 片上DSP外设

• 数字音频输入端口（DAI）：12通道（6线）的DAI端口支持多种数据输入格式，能接受PCM或IEC61937数据，最高支持32位字长。它有两个独立的从时钟域，输入时钟域的采样率可由DSP自动确定，还具备时间戳功能，可通过软件进行输入数据的采样率转换。
• 数字音频输出端口（DAO）：有两个DAO端口，每个端口可输出8通道、最高32位的PCM数据，支持32 kHz至192 kHz的数据速率。端口可配置为独立的从时钟域，也可在主模式下设置两个时钟的比例为偶数倍，还能将两个端口组合成一个时钟域。每个端口有一个串行音频引脚，可配置为192 - kHz SPDIF发射器。
• 串行控制端口1 & 2（I²C或SPI）：两个片上串行控制端口可在I²C或SPI模式下作为主设备或从设备运行。SCP1默认作为从设备运行，用于外部主机控制，在SPI模式下支持最高50 MHz的外部时钟；SCP2默认为主模式，用于从外部串行闪存启动或音频子系统控制。
• 外部存储器接口：支持使用16位数据总线的高达128 Mbits的SDRAM。
• 通用输入/输出（GPIO）：许多CS4970x4的外设引脚与GPIO复用，每个GPIO可配置为输出、输入或带中断的输入，输入引脚的中断可配置为上升沿、下降沿、低电平有效或高电平有效。
• 基于锁相环（PLL）的时钟发生器：低抖动的PLL可生成参考频率的整数或分数倍，用于为DSP核心和外设提供时钟。通过第二个PLL分频链，可在DAO端口输出一个相关的时钟域，用于驱动音频转换器。CS4970x4默认使用外部参考频率运行，在加载和配置覆盖层后，可通过外部FLASH主启动或主机控制切换到使用PLL输出。

2.3 DSP I/O描述

• 复用引脚：CS4970x4的许多引脚具有多功能性，具体引脚功能可参考CS4970x4系统设计指南。
• 终端要求：CS4970x4上的开漏引脚必须上拉才能正常工作，模式选择引脚用于在复位上升沿选择启动模式，具体终端要求可在系统设计指南中查找。
• 焊盘：CS4970x4的I/O由3.3 V电源供电，能承受5 V电压。

2.4 应用代码安全

外部程序代码可由程序员加密，以保护其中可能包含的知识产权。使用特定于客户的密钥对存储在设备外部的程序代码进行加密。

三、特性与规格

3.1 绝对最大额定值

包括直流电源、输入引脚电流、输入电压、存储温度等参数的极限值，操作时需注意避免超出这些极限，以免对设备造成永久性损坏。

3.2 推荐工作条件

建议3.3 V的IO电源在1.8 V的核心电源之前或同时上电，对直流电源、环境工作温度等参数给出了推荐范围。

3.3 数字直流特性

如高电平输入电压、低电平输入电压、输入滞后、高电平输出电压、低电平输出电压等参数的测量值。

3.4 电源特性

包括核心和I/O工作电流、PLL工作电流等，这些电流值会受到应用固件和DSP时钟速度的影响。

3.5 热数据（128 - pin LQFP）

给出了不同电路板（两层板和四层板）下的热阻参数，有助于进行散热设计。

3.6 开关特性

涵盖了RESET、XTI、内部时钟、串行控制端口（SPI和I²C主从模式）、并行控制端口（Intel和Motorola从模式）、数字音频输入输出端口以及SDRAM接口等的开关特性参数，这些参数对于电路设计和信号时序控制至关重要。

四、订购信息与其他说明

4.1 订购信息

CS4970x4家族的零件编号格式为CS497NNI - XYZ，不同的编号组合代表不同的产品型号、等级、封装等信息。

4.2 环境、制造和处理信息

给出了不同型号产品的峰值回流温度、MSL评级和最大存放时间等信息。

4.3 引脚图和封装机械图

提供了128 - pin LQFP的引脚图和封装机械图，方便工程师进行硬件设计。

4.4 修订历史

记录了产品数据手册的修订情况，方便用户了解产品的更新内容。

CS4970x4以其丰富的音频格式支持、强大的硬件功能和完善的特性规格，为音频处理领域的工程师提供了一个优秀的选择。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，充分利用其各项功能，同时注意遵循相关的操作要求和注意事项。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。