探索 EVAL - AD1940AZ：SigmaDSP 音频处理器评估板的全方位解析

一、引言

在音频处理领域，拥有一款性能卓越且易于评估的开发板至关重要。EVAL - AD1940AZ 评估板作为 Analog Devices 公司推出的一款产品，为工程师们提供了一个全面评估 AD1940 SigmaDSP 音频处理器的平台。本文将详细介绍该评估板的各个方面，包括其概述、设置步骤、功能特点以及实际应用等内容，希望能为电子工程师们在音频处理设计中提供有价值的参考。

文件下载：EVAL-AD1940AZ.pdf

二、评估板概述

2.1 基本功能

EVAL - AD1940AZ 评估板为 AD1940 提供了丰富的模拟和数字输入输出接口。它可以通过 AD1939 编解码器和 AD1974 ADC 连接模拟 I/O 信号，同时支持 S/PDIF 和 3 线串行数据格式的数字 I/O 连接。该评估板由 Analog Devices 的 SigmaStudio 软件控制，通过 EVAL - ADUSB2EBZ 附加板（即 USBi）和 USB 电缆与评估板连接。评估板的电源由单个直流电源分配，并在板上调节到所需的电压。其 PCB 采用 7”×5”的 4 层设计，在两个内层有分离的模拟和数字电源及接地平面。

2.2 适用范围

值得注意的是，由于没有 AD1941 评估板，EVAL - AD1940AZ 也可用于 AD1941 的评估，AD1941 与 AD1940 基本相同，只是其控制接口为 I2C。

三、包装内容及支持文档

3.1 包装内容

评估板的包装包含以下物品：

• AD1940 评估板
• EVAL - ADUSB2EBZ（USBi）通信适配器
• 带标准美国插头的 6V 直流电源
• 带 mini - B 插头的 USB 电缆
• 评估板/软件快速入门指南
• SigmaStudio 软件

3.2 支持文档

还提供了一系列支持文档，包括 AD1940/AD1941 数据手册、AD1939 数据手册、AD1974 数据手册、SigmaStudio 帮助（包含在软件安装中）以及 AN - 1006：使用 EVAL - ADUSB2EBZ 等。

四、评估板设置

4.1 SigmaStudio 软件安装

1. 打开提供的 .zip 文件，将文件提取到 PC 上；或者将 SigmaStudio CD 插入计算机光驱，浏览 CD 中的 SigmaStudio 文件夹。
2. 如果尚未安装 Microsoft .NET Framework ver2.0，可通过双击 dotnetfx.exe 进行安装。
3. 双击 setup.exe 安装 SigmaStudio，并按照提示操作，安装完成后无需重启计算机。

4.2 评估板供电

评估板由随附的 6V 直流电源供电，应将其连接到电源插孔 J14。此时，电源指示灯 LED D3 和 D2 应亮起。

4.3 硬件设置 - USBi

1. 使用随附的迷你 USB 电缆将 USBi 插入 PC 的 USB 端口，再将 USBi 插入评估板上标记为黄色的控制端口 J2。
2. 将 USB 电缆连接到计算机和 USBi。
3. 当提示安装驱动程序时，选择“从列表或指定位置安装”，选择“在这些位置搜索最佳驱动程序”，勾选“在搜索中包含此位置”，USBi 驱动程序位于 C:Program FilesAnalog Devices IncSigma StudioUSB drivers，点击“下一步”。若提示选择驱动程序，选择 CyUSB.sys；在 XP 系统中，若提示软件未通过 Windows Logo 测试，点击“仍然继续”。

4.4 连接音频电缆

以设置立体声模拟输入和输出为例，使用 1/8”电缆将音频源连接到评估板顶部标记为蓝色的 ANALOG INPUT CHANNEL 0 - 1 插孔 J15，再将标记为绿色的 ANALOG OUTPUT CHANNEL 0 - 1 插孔 J18 连接到有源扬声器或耳机。

4.5 开关和跳线设置

为了配置评估板实现立体声模拟输入和输出，需确保开关和跳线设置符合图 3 所示。黑色矩形表示连接的跳线或开关位置。

五、首个 SigmaStudio 项目 - EQ 和音量控制

5.1 创建项目

创建一个新项目，此时硬件配置选项卡将打开。

5.2 拖放元件

将 AD1940 和 USBi 单元拖到空白区域，然后通过点击并从 USBi 单元的顶部蓝色输出引脚拖动到 AD1940 单元的绿色输入引脚，将它们连接起来。

5.3 设计原理图

点击屏幕顶部的原理图选项卡，在单元工具箱中展开 IO → Input，将一个 Input 单元拖到工作区域。同样地，展开 Filters → Second Order → Double Precision → 2 Ch，点击并拖动 Medium Size Eq。右键点击标记为 Gen Filter1 的 General (2nd Order) 单元，点击 Grow Algorithm → 1. 2 Channel – Double Precision → 4，创建一个五频段均衡器，每个频段的通用滤波器设置可通过点击单元上的蓝色框进行修改。接着，展开 Volume Controls → Adjustable Gain → Shared Slider → Clickless SW Slew，点击并拖动 Single slew；展开 IO → Output，点击并拖动两个 Output 单元。最后，按照图 3 连接所有单元。

5.4 编译下载

确保评估板已通电并连接到 PC，点击 SigmaStudio 中的 Link - Compile - Download 按钮。如果项目编译无错误，将进入 Ready - Download 模式。此时启动音频源播放，即可听到音频，还可以移动音量控制和滤波器滑块，实时听到对输出音频的影响。

六、评估板使用

6.1 AD1940 SigmaDSP 特点

AD1940 是一款完整的 28 位单芯片多通道音频 SigmaDSP，可用于均衡、多频段动态处理、延迟补偿、扬声器补偿和图像增强等。其信号处理能力与高端录音室设备相当，大部分处理在 56 位双精度模式下进行，具有良好的低电平信号性能，且无极限环或空闲音调。动态处理器采用复杂的多断点算法，常见于高端广播压缩机中。AD1940 是一款完全可编程的 DSP，用户可以使用双二阶滤波器、动态处理器和环绕声处理器等模块，通过易于使用的软件以图形方式配置自定义信号处理流程。其广泛的控制端口允许无点击参数更新，并能从算法流程的任何点进行回读。AD1940 的数字输入和输出端口可通过多个 2 通道串行数据流或 TDM 数据流与 ADC 和 DAC 实现无缝连接，在 TDM 模式下，可输入 8 或 16 通道的串行数据，也可输出 8 或 16 通道的串行数据，输入和输出端口配置可单独设置，通过 4 线 SPI 端口进行控制。

6.2 电源供应

评估板使用两个 ADP3339 低压差电压调节器生成 3.3V 模拟和数字电源，板的最大电流消耗约为 500 mA。调节器的输入应在连接器 J14 上提供 +5 至 +6V 直流电源，电源应具有内径 2.1mm、外径 5.5mm、长度 9.5mm 的母插头，极性为正中心。也可以使用实验室电源为评估板供电，将其连接到测试点 TP48（VIN +）和 TP70（GND）。

6.3 时钟设置

EVAL - AD1940AZ 需要一个主时钟（MCLK）来运行，主时钟可以来自多种来源，用于为 AD1940 DSP、AD1974 ADC、AD1939 ADC/DAC、外部数字音频接口和 S/PDIF 发射机提供时钟。在大多数常见的板配置中，MCLK 将由板上的 AD1939 生成，AD1939 有一个内部振荡器，驱动 12.288 MHz 晶体产生适用于 48 kHz、96 kHz 和 192 kHz 处理应用的 12.288 MHz 主时钟。对于使用 S/PDIF 接收器的配置，MCLK 必须由 S/PDIF 流恢复的 MCLK 提供给系统，该恢复的 MCLK 频率是 S/PDIF 数据采样率的 256 倍。主时钟也可以从数字音频接口头 J22、J23 和 J24 上的外部（板外）源提供，相应的 MCLK 方向开关应根据需要设置为 IN 或 OUT。AD1940 必须设置为正确接收 MCLK 作为其 PLL 的输入，通常使用 12.288 MHz 主时钟（相当于 (256 ×F{s})，其中 (F{s}=48 kHz)），要在 (256×F) 模式下设置 AD1940 PLL，开关 SW1 必须按图 7 所示设置。

6.4 输入路由

音频数据通过四个跳线（J4、J5、J6 和 J7）路由到 AD1940，输入时钟通过两个跳线（J8 和 J9）进行配置。AD1940 串行输入端口始终配置为从设备，因此必须从其他源提供时钟才能正常工作。

6.5 输出路由

AD1940 串行输出端口始终连接到 DAC、数字音频输出头和 S/PDIF 发射机，这些数据信号不需要任何跳线或开关即可正确输出。AD1940 串行输出端口可以配置为主设备或从设备，如果配置为主设备，跳线 J10、J11、J12 和 J13 可以保持断开；如果配置为从设备，则必须连接这些跳线才能输出数据。

七、示例配置

文档中给出了几种示例配置，包括模拟输入/输出模式、S/PDIF 输入/输出模式、I2S/TDM 输入/输出模式（AD1939 晶体生成 MCLK）和 I2S/TDM 输入/输出模式（外部 MCLK 输入）等，每种模式都有相应的跳线和开关设置说明，为工程师们在不同应用场景下的配置提供了参考。

八、总结

EVAL - AD1940AZ 评估板为工程师们提供了一个强大而灵活的平台，用于评估 AD1940 SigmaDSP 音频处理器的性能。通过详细的设置步骤和丰富的功能特点，工程师们可以轻松地进行音频处理设计和开发。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理配置评估板的各种参数，以实现最佳的音频处理效果。你在使用 EVAL - AD1940AZ 评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。