CS4970x4：32位高清音頻解碼器DSP家族的卓越之選

在音頻處理領(lǐng)域，追求高清、多標準的音頻解碼和處理是永恒的目標。Cirrus Logic的CS4970x4 DSP家族產(chǎn)品，為實現(xiàn)這一目標提供了強大的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：CK49X-497024.pdf

一、產(chǎn)品概述

CS4970x4 DSP家族是CS4953xx DSP家族的增強版本，整體性能更上一層樓。它結(jié)合了Cirrus Logic豐富的音頻處理算法庫，能夠助力開發(fā)下一代高清音頻解決方案。該產(chǎn)品采用128 - pin LQFP封裝，其音頻處理功能是CS4953xx產(chǎn)品家族的超集。

1.1 音頻格式支持

它支持多種高清音頻格式，如Dolby Digital? Plus、Dolby? TrueHD、DTS - HD? High Resolution Audio等，同時也支持多種傳統(tǒng)音頻格式和豐富的后處理功能，像Dolby Digital? EX、DTS - ES 96/24? Discrete 7.1等。

1.2 軟件套件

其軟件套件包括操作系統(tǒng)（OS）和一系列覆蓋層，覆蓋層分為解碼器、矩陣處理器和后處理器三大類。這種覆蓋層結(jié)構(gòu)大大減少了處理變更時重新配置DSP所需的時間，每個覆蓋層都能獨立重新加載，互不干擾。

二、硬件功能解析

2.1 Coyote DSP核心

CS4970x4是一款雙核心Coyote DSP，擁有獨立的X和Y數(shù)據(jù)以及P代碼存儲空間。每個核心都是高性能的32位、用戶可編程的定點DSP，每時鐘周期能執(zhí)行兩次乘法累加（MAC）操作。并且，兩個DSP核心都與靈活的DMA引擎相連，DMA引擎能在不依賴DSP干預的情況下，在數(shù)字音頻輸入（DAI）、數(shù)字音頻輸出（DAO）、外部存儲器和DSP核心存儲器等外設(shè)之間移動數(shù)據(jù)，從而為信號處理指令騰出更多的MIPS。

2.2 片上DSP外設(shè)

• 數(shù)字音頻輸入端口（DAI）：12通道（6線）的DAI端口支持多種數(shù)據(jù)輸入格式，能接受PCM或IEC61937數(shù)據(jù)，最高支持32位字長。它有兩個獨立的從時鐘域，輸入時鐘域的采樣率可由DSP自動確定，還具備時間戳功能，可通過軟件進行輸入數(shù)據(jù)的采樣率轉(zhuǎn)換。
• 數(shù)字音頻輸出端口（DAO）：有兩個DAO端口，每個端口可輸出8通道、最高32位的PCM數(shù)據(jù)，支持32 kHz至192 kHz的數(shù)據(jù)速率。端口可配置為獨立的從時鐘域，也可在主模式下設(shè)置兩個時鐘的比例為偶數(shù)倍，還能將兩個端口組合成一個時鐘域。每個端口有一個串行音頻引腳，可配置為192 - kHz SPDIF發(fā)射器。
• 串行控制端口1 & 2（I2C或SPI）：兩個片上串行控制端口可在I2C或SPI模式下作為主設(shè)備或從設(shè)備運行。SCP1默認作為從設(shè)備運行，用于外部主機控制，在SPI模式下支持最高50 MHz的外部時鐘；SCP2默認為主模式，用于從外部串行閃存啟動或音頻子系統(tǒng)控制。
• 外部存儲器接口：支持使用16位數(shù)據(jù)總線的高達128 Mbits的SDRAM。
• 通用輸入/輸出（GPIO）：許多CS4970x4的外設(shè)引腳與GPIO復用，每個GPIO可配置為輸出、輸入或帶中斷的輸入，輸入引腳的中斷可配置為上升沿、下降沿、低電平有效或高電平有效。
• 基于鎖相環(huán)（PLL）的時鐘發(fā)生器：低抖動的PLL可生成參考頻率的整數(shù)或分數(shù)倍，用于為DSP核心和外設(shè)提供時鐘。通過第二個PLL分頻鏈，可在DAO端口輸出一個相關(guān)的時鐘域，用于驅(qū)動音頻轉(zhuǎn)換器。CS4970x4默認使用外部參考頻率運行，在加載和配置覆蓋層后，可通過外部FLASH主啟動或主機控制切換到使用PLL輸出。

2.3 DSP I/O描述

• 復用引腳：CS4970x4的許多引腳具有多功能性，具體引腳功能可參考CS4970x4系統(tǒng)設(shè)計指南。
• 終端要求：CS4970x4上的開漏引腳必須上拉才能正常工作，模式選擇引腳用于在復位上升沿選擇啟動模式，具體終端要求可在系統(tǒng)設(shè)計指南中查找。
• 焊盤：CS4970x4的I/O由3.3 V電源供電，能承受5 V電壓。

2.4 應用代碼安全

外部程序代碼可由程序員加密，以保護其中可能包含的知識產(chǎn)權(quán)。使用特定于客戶的密鑰對存儲在設(shè)備外部的程序代碼進行加密。

三、特性與規(guī)格

3.1 絕對最大額定值

包括直流電源、輸入引腳電流、輸入電壓、存儲溫度等參數(shù)的極限值，操作時需注意避免超出這些極限，以免對設(shè)備造成永久性損壞。

3.2 推薦工作條件

建議3.3 V的IO電源在1.8 V的核心電源之前或同時上電，對直流電源、環(huán)境工作溫度等參數(shù)給出了推薦范圍。

3.3 數(shù)字直流特性

如高電平輸入電壓、低電平輸入電壓、輸入滯后、高電平輸出電壓、低電平輸出電壓等參數(shù)的測量值。

3.4 電源特性

包括核心和I/O工作電流、PLL工作電流等，這些電流值會受到應用固件和DSP時鐘速度的影響。

3.5 熱數(shù)據(jù)（128 - pin LQFP）

給出了不同電路板（兩層板和四層板）下的熱阻參數(shù)，有助于進行散熱設(shè)計。

3.6 開關(guān)特性

涵蓋了RESET、XTI、內(nèi)部時鐘、串行控制端口（SPI和I2C主從模式）、并行控制端口（Intel和Motorola從模式）、數(shù)字音頻輸入輸出端口以及SDRAM接口等的開關(guān)特性參數(shù)，這些參數(shù)對于電路設(shè)計和信號時序控制至關(guān)重要。

四、訂購信息與其他說明

4.1 訂購信息

CS4970x4家族的零件編號格式為CS497NNI - XYZ，不同的編號組合代表不同的產(chǎn)品型號、等級、封裝等信息。

4.2 環(huán)境、制造和處理信息

給出了不同型號產(chǎn)品的峰值回流溫度、MSL評級和最大存放時間等信息。

4.3 引腳圖和封裝機械圖

提供了128 - pin LQFP的引腳圖和封裝機械圖，方便工程師進行硬件設(shè)計。

4.4 修訂歷史

記錄了產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊的修訂情況，方便用戶了解產(chǎn)品的更新內(nèi)容。

CS4970x4以其豐富的音頻格式支持、強大的硬件功能和完善的特性規(guī)格，為音頻處理領(lǐng)域的工程師提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體的應用需求，充分利用其各項功能，同時注意遵循相關(guān)的操作要求和注意事項。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨特的設(shè)計經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。