EVAL - ADAU1781Z评估板使用指南：开启音频处理新体验

在音频处理领域，一款性能出色的评估板能为工程师们带来极大的便利。今天，我们就来深入了解一下EVAL - ADAU1781Z评估板，看看它如何助力音频设计。

文件下载：EVAL-ADAU1781Z.pdf

一、评估板内容与文档需求

1. 评估板包装内容

EVAL - ADAU1781Z评估板的包装包含了评估板本身、EVAL - ADUSB2EBZ（USBi）通信适配器、带Mini - B插头的USB电缆以及评估板/软件快速入门指南。这些组件为我们使用评估板提供了基础。

2. 所需文档

在使用评估板时，我们需要参考ADAU1781数据手册、INMP401数据手册以及AN - 1006应用笔记《Using the EVAL - ADUSB2EBZ》。这些文档能帮助我们更好地了解评估板及相关组件的特性和使用方法。

二、评估板概述

这款评估板为ADAU1781上的所有模拟和数字I/O提供了全面访问。它由Analog Devices, Inc.的SigmaStudio™软件控制，通过USB连接与评估板进行交互。评估板既可以通过USB总线供电，也可以使用3.8 V至6 V的单电源供电，板上的调节器会将电源调节到所需电压。评估板的PCB采用4层设计，内层有单个接地层和单个电源层。板上还配备了麦克风和扬声器，以及用于连接外部麦克风和扬声器的连接器。主时钟可以由外部提供，也可以由板上的12.288 MHz有源振荡器提供。

三、评估板使用前的准备

1. 软件安装

• SigmaStudio软件安装：要使用EVAL - ADAU1781Z，必须安装SigmaStudio软件。具体步骤为：先在www.analog.com创建或登录myAnalog账户，然后从www.analog.com/SigmaStudioDownload下载软件，接着双击ADI_SigmaStudioRel - .exe并按照提示进行安装，安装完成后无需重启电脑。如果有疑问，可以在EngineerZone的SigmaDSP Processors and SigmaStudio Development Tool页面查找答案。
• USBi驱动安装：安装好SigmaStudio后，用附带的USB电缆将USBi连接到可用的USB端口。Windows® XP会识别设备并提示安装驱动。我们需要选择“Install from a list or specific location (Advanced)”，然后点击“Next >”，接着选择“Search for the best driver in these locations”，勾选“Include this location in the search”，并点击“Browse”找到SigmaStudio 3.0USB drivers目录。当出现Windows Logo测试警告时，点击“Continue Anyway”即可完成驱动安装，安装完成后保持USBi与电脑连接。

  2. 默认开关和跳线设置

  默认情况下，评估板配置为单端立体声模拟输入和耳机输出。需要连接J1、J10、J11、J13和J14跳线，GPIO跳线（J7）可根据需要连接以使用GPIO电路。开关S3（MCKI SOURCE）应置于“up (OSC)”位置，开关S4（IN SELECT）应置于“right (ST_IN)”位置。

3. 上电与音频电缆连接

上电时，将USBi的带状电缆连接到EVAL - ADAU1781Z的J2（CONTROL PORT）。音频电缆连接方面，将立体声音频源连接到J19（ST IN），将耳机或有源扬声器连接到J18（HP OUT），注意J18和J19的标签仅在板的底部可见。

4. SigmaStudio通信设置

启动SigmaStudio，点击“File…New Project”或按Ctrl + N创建新项目。在硬件配置选项卡左侧的工具箱的通信通道子部分中选择USBi，然后将其拖到项目空间。如果SigmaStudio无法检测到电脑USB端口上的USBi，USB标签背景将为红色，这可能是因为USBi未连接或驱动安装不正确；若检测到USBi，USB标签背景将变为橙色。接着从处理器列表中选择ADAU1781并拖到项目空间，通过点击并拖动导线连接USBi的蓝色引脚和ADAU1781的绿色引脚，USBi对应的下拉框会自动填充该IC的默认模式和通道。

5. 寄存器配置

点击窗口底部附近的“IC 1 – SigmaLP2 Register Controls”选项卡，进入寄存器控制窗口。先从“Codec Setup”选项卡开始，在“Automatic Startup”部分点击“Load Preset”。如果评估板已连接并上电，且USBi驱动安装正确，“Load Preset”按钮左侧的PLL Lock Bit指示灯将变为绿色，表示已锁定。再点击“Record Input Signal Path”选项卡，在“Record Gain Left (PGA)”和“Record Gain Right (PGA)”部分，默认情况下单端输入启用控件是禁用的，点击每个按钮一次以启用单端输入，其余寄存器设置保持默认值即可。

四、创建基本信号流

点击屏幕顶部的“Schematic”选项卡，进入可创建信号处理流程的界面。在示意图视图左侧的Tree Toolbox中，从“IO > Input”文件夹中选择“Input”单元并拖到空白示意图空间。再从“IO > Output”文件夹中选择“Output”单元，拖两次以创建两个输出。从“Volume Controls > Adjustable Gain > Single/ Multiple Controls/Clickless SW Slew”文件夹中选择“Growable Single Vol Ctrl”单元并拖到示意图，默认情况下该单元只有一个输入通道和一个输出通道，右键点击单元空白处，选择“Grow Algorithm > 1. Gain (RC slew) Growable (DP>1)”可添加通道，使其变为立体声音量控制单元。从“Filters > Second Order > Single Precision > Optimized > 2 Ch”文件夹中选择“Medium Size Eq”单元并拖到示意图，默认情况下EQ只有一个频段，右键点击单元空白处，选择“Grow Algorithm > 1. 2 Channel - Single Precision, Optimized > 4”可将EQ增加到五个频段。点击滤波器对应的蓝色图标可配置滤波器属性，例如创建一个50 Hz的低通滤波器、200 Hz、500 Hz和2000 Hz的峰值滤波器以及10 kHz的高通滤波器。最后，通过左键点击蓝色输出点并拖动到下一个单元的绿色输出点，将各个单元连接起来，完成从输入到输出的信号流。

五、将程序下载到DSP

在SigmaStudio的主工具栏中点击“LinkCompile - Download”，或者按下F7键，即可将代码编译并下载到DSP。此时，评估板上的信号流应开始运行，音频应能从输入传递到输出，我们还可以通过鼠标点击和拖动实时更改滤波器和音量控制。

六、评估板的使用

1. 电源

评估板可以通过将EVAL - ADUSB2EBZ（USBi）连接到J2经USB总线供电，也可以通过连接到J15的电池或J16上的3.8 V直流至6 V直流正尖电源供电。如果通过USB总线供电，需连接跳线J1。板上的调节器会为板上电路生成3.3 V直流电源，电源供应时LED D1会亮起。要将调节器的输出连接到ADAU1781，需连接J10和J11跳线，如果使用扬声器输出，可选择连接J9。

2. 主时钟

ADAU1781的主时钟可以由板上的12.288 MHz有源振荡器提供，也可以通过串口连接器提供。将MCKI源选择开关设置为“OSC”位置，可将有源振荡器连接到ADAU1781的主时钟输入引脚；设置为“I2S”位置，可将ADAU1781的主时钟输入连接到串行音频接口头J4上标记为MCKI的引脚3。

3. 输入和输出

评估板有多种音频输入和输出选项，包括数字和模拟。模拟蜂鸣声通道始终启用，输入选择开关S4可在其余音频输入选项（立体声线路输入、数字麦克风和模拟麦克风）之间进行选择。

• 立体声线路输入：立体声输入插孔J19可接受标准的立体声TRS 1/8英寸迷你插头，提供两个声道的音频。
• 数字麦克风：数字麦克风可连接到J12头。
• 模拟麦克风：板的底面安装了两个单端配置的INMP401 MEMS模拟麦克风，外部模拟麦克风（差分和单端输入配置）可连接到输入插孔J20和J21。如果在J20和J21插孔中插入插头，板上的MEMS麦克风将自动断开。通过连接J13和J14跳线可为外部差分麦克风施加偏置。
• 蜂鸣声输入：模拟蜂鸣声输入可接受单声道TS 1/8英寸迷你插头，提供一个声道的音频。
• 耳机输出：耳机输出可连接任何标准的1/8英寸迷你插头立体声耳机，输出功率会根据耳机的阻抗而变化。
• 扬声器输出：要使用扬声器输出，需连接SVDD电源跳线J9。ADAU1781的扬声器输出可驱动外部扬声器或板上扬声器。连接外部扬声器时，应将其连接到扬声器输出连接器J8，并断开J5和J6跳线；使用板上扬声器时，断开J8并连接J5和J6。

  4. GPIO

  GPIO跳线头J7允许将由开关和LED组成的GPIO电路连接到ADAU1781的GPIO引脚。如果连接了GPIO电路，相应的引脚将不能用于串行音频接口。

  5. 串行音频接口

  I2S或TDM格式的串行音频信号可连接到串行音频接口头J4，该头还包括主时钟输入和输出连接引脚。

  6. 通信头

  通信头J1连接到EVAL - ADUSB2EBZ，关于USBi的更多信息可在AN - 1006应用笔记中找到。ADAU1781默认使用I2C通信协议，通过移动板底的几个电阻可使用SPI。使用SPI模式时，需将电阻R35移到R36焊盘，将电阻R37移到R38焊盘，将电阻R39移到R41焊盘，将电阻R43移到R42焊盘。

  7. 电源关闭

  电源关闭头J3（板丝印上标记为PDN）可访问ADAU1781上的电源关闭引脚。在这个3针头上，可使用2针跳线将电源关闭引脚连接到USBi或接地。

七、评估板原理图和布局

文档中提供了评估板的原理图和布局图，包括SigmaDSP、模拟I/O和主时钟生成原理图、数字麦克风接口原理图、串行音频数据接口原理图、电源原理图、GPIO接口原理图、通信接口原理图以及评估板的顶部和底部装配图、铜层图、电源层图和接地层图等，这些图纸能帮助我们更深入地了解评估板的内部结构和电路连接。

八、订购信息和物料清单

文档给出了评估板的订购信息和详细的物料清单，包括各种电容、电阻、芯片、扬声器、麦克风、开关、连接器等组件的数量、规格、制造商和零件编号等信息，方便我们进行采购和替换。

九、相关链接

提供了ADAU1781产品页面、INMP401产品页面以及AN - 1006应用笔记的链接，方便我们获取更多相关信息。

在使用评估板时，我们还需要注意它是ESD（静电放电）敏感设备，要采取适当的ESD预防措施，避免性能下降或功能丧失。同时，使用评估板需遵守相关的法律条款和条件，明确其使用目的和限制。希望这篇文章能帮助大家更好地使用EVAL - ADAU1781Z评估板，在音频设计领域取得更好的成果。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。