探索 CRD42L52：CS42L52 參考設(shè)計(jì)與外設(shè)驅(qū)動(dòng)板的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于音頻編解碼器的評(píng)估和應(yīng)用，CRD42L52 參考設(shè)計(jì)板與 CDB42LDB1 外設(shè)驅(qū)動(dòng)板的組合是一個(gè)值得深入研究的案例。它們?yōu)?CS42L52 低功耗立體聲編解碼器提供了一個(gè)快速且便捷的評(píng)估平臺(tái)。下面，我們將從多個(gè)方面詳細(xì)解析這兩個(gè)板子。

文件下載：CRD42L52.pdf

一、系統(tǒng)概述

1.1 電源供應(yīng)

CDB42LDB1 驅(qū)動(dòng)板提供了兩種電源供應(yīng)選項(xiàng)：3 節(jié) AAA 電池（+1.5 V）或外部電源（J1）。通過開關(guān) S1 選擇所需的電源。驅(qū)動(dòng)板將電源調(diào)節(jié)為 3.3 V 和 1.8 V，為各組件供電。I/O 頭（J3）會(huì)將 1.8 V 電源輸送到 CRD42L52 板上的 CS42L52 模擬和數(shù)字核心。這里大家可以思考一下，不同電源供應(yīng)方式對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)有怎樣的影響呢？

1.2 微控制器

CDB42LDB1 上的 USB 微控制器通過 I/O 樁頭驅(qū)動(dòng) I2C 控制端口接口線到 CRD42L52，用于配置 CS42L52，同時(shí)還能驅(qū)動(dòng)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線。我們可以通過 Windows 兼容的 FlexGUI 軟件選擇合適的配置設(shè)置來控制板載功能。你在實(shí)際應(yīng)用中，有沒有遇到過微控制器配置不當(dāng)導(dǎo)致的問題呢？

1.3 CS8416 數(shù)字音頻接收器

CS8416 是一個(gè) S/PDIF 接收器，它將通過光學(xué)或 RCA 接口接收到的 S/PDIF 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為 PCM 數(shù)據(jù)，并將其路由到 CRD42L52 上的 CS42L52。它工作在硬件主模式，當(dāng) S/PDIF 輸入源連接時(shí)提供系統(tǒng)主時(shí)鐘。若 S/PDIF 源不可用，系統(tǒng)時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)切換到板載振蕩器，以保證其他組件的不間斷運(yùn)行。這種自動(dòng)切換機(jī)制在實(shí)際設(shè)計(jì)中是非常實(shí)用的，你覺得它的可靠性如何呢？

1.4 CS8406 數(shù)字音頻發(fā)射器

CS8406 是一個(gè) S/PDIF 發(fā)射器，它將從 I/O 樁頭接收到的 PCM 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 S/PDIF 數(shù)據(jù)流。S/PDIF 數(shù)據(jù)可以通過光學(xué)（J7）或 RCA 接口（J9）進(jìn)行監(jiān)測。它工作在硬件從模式，從 CS8416 接收時(shí)鐘。在接收器出錯(cuò)時(shí)，時(shí)鐘源會(huì)自動(dòng)切換到板載振蕩器。

1.5 振蕩器

板載振蕩器在數(shù)字音頻接收器斷電或 CS8416 出現(xiàn)接收器錯(cuò)誤時(shí)提供系統(tǒng)主時(shí)鐘。CS8416 的內(nèi)部電路會(huì)在檢測到接收器錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)將振蕩器時(shí)鐘設(shè)置為新的系統(tǒng)時(shí)鐘，這使得即使沒有 S/PDIF 輸入，板子也能正常工作。

1.6 CS42L52 音頻編解碼器

CS42L52 可以使用 Windows 兼容的 Cirrus FlexGUI 軟件進(jìn)行配置。其 I2C 控制端口接口可用于寄存器操作，由 CDB42LDB1 上的微控制器控制。

1.7 模擬輸入

1/8”立體聲插孔可向 CS42L52 提供高達(dá) 2 Vrms 的立體聲線路電平模擬輸入。在信號(hào)進(jìn)入 CS42L52 之前，AC 耦合無源濾波器和分壓器會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行縮放，以防止信號(hào)削波。不過，CRD42L52 僅允許在 CS42L52 的輸入通道 1 上輸入模擬信號(hào)。

1.8 模擬輸出

CS42L52 接地中心耳機(jī)放大器的模擬輸出可以在 1/8”立體聲插孔上監(jiān)測。此外，也可以通過差分揚(yáng)聲器端子 J3 和 J4 監(jiān)測 CS42L52 的差分立體聲 PWM 揚(yáng)聲器輸出。

1.9 布局

CS42L52 只需要最少的組件就能達(dá)到指定的性能。其集成的接地中心放大器消除了對(duì)大型直流阻塞電容器的需求，只需要兩個(gè)小陶瓷電容器用于電荷泵。參考設(shè)計(jì)中大量使用接地平面填充，大大降低了輻射噪聲。

二、快速啟動(dòng)指南

提供了簡化的快速啟動(dòng)指南圖，詳細(xì)的組件接口信息可參考系統(tǒng)概述和配置選項(xiàng)部分，控制設(shè)置可參考軟件模式控制部分。大家在按照指南操作時(shí)，有沒有發(fā)現(xiàn)一些可以優(yōu)化的地方呢？

三、配置選項(xiàng)

3.1 S/PDIF 輸入到耳機(jī)輸出

立體聲耳機(jī)電平模擬輸出可以在 CRD42L52 的立體聲插孔 J8 上監(jiān)測。通過 I/O 頭 J3 將串行音頻數(shù)字時(shí)鐘和數(shù)據(jù)路由到 CRD42L52。配置為數(shù)字輸入到模擬輸出測量時(shí)，有相應(yīng)的性能特征圖可供參考。

3.2 線路輸入到 S/PDIF 輸出

線路電平模擬輸入可以通過 CRD42L52 上的立體聲插孔 J7 提供給 CS42L52。CRD42L52 上的模擬輸入路徑將輸入縮放為實(shí)際值的五分之一，因此需要 2.4 Vrms 的模擬輸入才能為 CS42L52 提供滿量程輸入。ADC 核心使用 CS8416 提供的時(shí)鐘進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過 I/O 頭 J3 將數(shù)據(jù)輸出到 CDB42LDB1 上的 CS8406 S/PDIF 發(fā)射器。S/PDIF 輸出可以在 RCA 或光學(xué)插孔（J9 和 J7）上監(jiān)測。

3.3 S/PDIF 輸入到揚(yáng)聲器輸出

CS42L52 的立體聲差分揚(yáng)聲器輸出可以在螺絲端子 J3 和 J4 上監(jiān)測。可以使用 FlexGUI 軟件設(shè)置 CS42L52 為 PWM 調(diào)制器提供數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生揚(yáng)聲器輸出。

3.4 模擬輸入到模擬輸出 - 數(shù)字回環(huán)

要使用 CS42L52 的數(shù)字回環(huán)模式，可以將其配置為主模式或從模式。在主模式下，CS42L52 從 CS8416 S/PDIF 接收器接收 MCLK。配置為揚(yáng)聲器輸出測量時(shí)，有相應(yīng)的性能特征圖可供參考。

四、軟件模式控制

4.1 編解碼器配置選項(xiàng)卡

提供了對(duì) CRD42L52 各種配置的高級(jí)控制，包括電源控制、ADC 輸入配置、串行端口配置等。更新按鈕可讀取 CS42L52 中的所有寄存器，并在 GUI 中反映當(dāng)前值。

4.2 模擬輸入音量選項(xiàng)卡

提供了對(duì) CS42L52 ADC 中所有音量設(shè)置的高級(jí)控制，包括數(shù)字音量控制、ALC 配置、模擬音量控制和噪聲門配置等。更新按鈕可讀取寄存器值，重置按鈕可重置 CS42L52。

4.3 DSP 引擎選項(xiàng)卡

提供了對(duì) SDIN（PCM）數(shù)據(jù)音量水平、ADC 輸出/SDIN 混合音量水平和整體 DAC/PWM 通道音量水平的高級(jí)控制，還包括 DAC/PWM 通道限幅器、音調(diào)控制和蜂鳴發(fā)生器控制功能。

4.4 模擬和 PWM 輸出音量選項(xiàng)卡

提供了對(duì) CS42L52 輸入直通音量、HP/Line 輸出音量水平、電荷泵頻率、揚(yáng)聲器音量和 PWM 溫度/電池監(jiān)測控制的高級(jí)控制。

4.5 寄存器映射選項(xiàng)卡

提供了對(duì) CS42L52 單個(gè)寄存器設(shè)置的低級(jí)控制，可以按位或按字節(jié)修改寄存器值。

五、性能圖

測試條件為輸入測試信號(hào)是滿量程 997 Hz 正弦波，測量帶寬為 20 Hz 至 20 kHz（未加權(quán)），VA = VD = VA_HP = 1.8 V，采樣頻率 = 48 kHz，HP 測試負(fù)載 RL = 10 kΩ。性能圖包括動(dòng)態(tài)范圍、頻率響應(yīng)、THD + N 等。需要注意的是，CS42L52 中 ADC 的總諧波失真 + 噪聲（THD+N）性能由 FILT+ 引腳上的電容值決定，較大的電容值可顯著改善低頻 THD+N。

六、系統(tǒng)連接與接口

CDB42LDB1

包含多種連接器和接口，如電池電源供應(yīng)（BT1、BT2、BT3）、電源供應(yīng)開關(guān)（S1）、外部電源（J1）、USB 連接（J2）、S/PDIF 光學(xué)和同軸輸入輸出（J6、J7、J8、J9）、微 JTAG（J5）、微復(fù)位（S4）和 I/O 頭（J3）等。

CRD42L52

包含線路輸入（J7）、耳機(jī)輸出（J8）、揚(yáng)聲器輸出（J3、J4）和 I/O 頭（J5）等接口。

七、原理圖與布局

文檔還提供了 CRD42L52 和 CDB42LDB1 的原理圖和布局圖，包括 CS42L52 和模擬 I/O、S/PDIF 輸入/輸出、微控制器、按鈕和 LED 指示燈等部分的原理圖，以及板子的絲印層、頂層、內(nèi)層和底層布局圖。

總之，CRD42L52 參考設(shè)計(jì)板和 CDB42LDB1 外設(shè)驅(qū)動(dòng)板為 CS42L52 編解碼器的評(píng)估和應(yīng)用提供了一個(gè)全面且實(shí)用的平臺(tái)。通過合理配置和使用，可以實(shí)現(xiàn)多種音頻處理功能。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的性能。大家在使用類似的設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)，有沒有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)或遇到過什么挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。