EVAL - ADAU1781Z評(píng)估板使用指南：開(kāi)啟音頻處理新體驗(yàn)

在音頻處理領(lǐng)域，一款性能出色的評(píng)估板能為工程師們帶來(lái)極大的便利。今天，我們就來(lái)深入了解一下EVAL - ADAU1781Z評(píng)估板，看看它如何助力音頻設(shè)計(jì)。

文件下載：EVAL-ADAU1781Z.pdf

一、評(píng)估板內(nèi)容與文檔需求

1. 評(píng)估板包裝內(nèi)容

EVAL - ADAU1781Z評(píng)估板的包裝包含了評(píng)估板本身、EVAL - ADUSB2EBZ（USBi）通信適配器、帶Mini - B插頭的USB電纜以及評(píng)估板/軟件快速入門(mén)指南。這些組件為我們使用評(píng)估板提供了基礎(chǔ)。

2. 所需文檔

在使用評(píng)估板時(shí)，我們需要參考ADAU1781數(shù)據(jù)手冊(cè)、INMP401數(shù)據(jù)手冊(cè)以及AN - 1006應(yīng)用筆記《Using the EVAL - ADUSB2EBZ》。這些文檔能幫助我們更好地了解評(píng)估板及相關(guān)組件的特性和使用方法。

二、評(píng)估板概述

這款評(píng)估板為ADAU1781上的所有模擬和數(shù)字I/O提供了全面訪問(wèn)。它由Analog Devices, Inc.的SigmaStudio?軟件控制，通過(guò)USB連接與評(píng)估板進(jìn)行交互。評(píng)估板既可以通過(guò)USB總線供電，也可以使用3.8 V至6 V的單電源供電，板上的調(diào)節(jié)器會(huì)將電源調(diào)節(jié)到所需電壓。評(píng)估板的PCB采用4層設(shè)計(jì)，內(nèi)層有單個(gè)接地層和單個(gè)電源層。板上還配備了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，以及用于連接外部麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的連接器。主時(shí)鐘可以由外部提供，也可以由板上的12.288 MHz有源振蕩器提供。

三、評(píng)估板使用前的準(zhǔn)備

1. 軟件安裝

• SigmaStudio軟件安裝：要使用EVAL - ADAU1781Z，必須安裝SigmaStudio軟件。具體步驟為：先在www.analog.com創(chuàng)建或登錄myAnalog賬戶(hù)，然后從www.analog.com/SigmaStudioDownload下載軟件，接著雙擊ADI_SigmaStudioRel - .exe并按照提示進(jìn)行安裝，安裝完成后無(wú)需重啟電腦。如果有疑問(wèn)，可以在EngineerZone的SigmaDSP Processors and SigmaStudio Development Tool頁(yè)面查找答案。
• USBi驅(qū)動(dòng)安裝：安裝好SigmaStudio后，用附帶的USB電纜將USBi連接到可用的USB端口。Windows? XP會(huì)識(shí)別設(shè)備并提示安裝驅(qū)動(dòng)。我們需要選擇“Install from a list or specific location (Advanced)”，然后點(diǎn)擊“Next >”，接著選擇“Search for the best driver in these locations”，勾選“Include this location in the search”，并點(diǎn)擊“Browse”找到SigmaStudio 3.0USB drivers目錄。當(dāng)出現(xiàn)Windows Logo測(cè)試警告時(shí)，點(diǎn)擊“Continue Anyway”即可完成驅(qū)動(dòng)安裝，安裝完成后保持USBi與電腦連接。

  2. 默認(rèn)開(kāi)關(guān)和跳線設(shè)置

  默認(rèn)情況下，評(píng)估板配置為單端立體聲模擬輸入和耳機(jī)輸出。需要連接J1、J10、J11、J13和J14跳線，GPIO跳線（J7）可根據(jù)需要連接以使用GPIO電路。開(kāi)關(guān)S3（MCKI SOURCE）應(yīng)置于“up (OSC)”位置，開(kāi)關(guān)S4（IN SELECT）應(yīng)置于“right (ST_IN)”位置。

3. 上電與音頻電纜連接

上電時(shí)，將USBi的帶狀電纜連接到EVAL - ADAU1781Z的J2（CONTROL PORT）。音頻電纜連接方面，將立體聲音頻源連接到J19（ST IN），將耳機(jī)或有源揚(yáng)聲器連接到J18（HP OUT），注意J18和J19的標(biāo)簽僅在板的底部可見(jiàn)。

4. SigmaStudio通信設(shè)置

啟動(dòng)SigmaStudio，點(diǎn)擊“File…New Project”或按Ctrl + N創(chuàng)建新項(xiàng)目。在硬件配置選項(xiàng)卡左側(cè)的工具箱的通信通道子部分中選擇USBi，然后將其拖到項(xiàng)目空間。如果SigmaStudio無(wú)法檢測(cè)到電腦USB端口上的USBi，USB標(biāo)簽背景將為紅色，這可能是因?yàn)閁SBi未連接或驅(qū)動(dòng)安裝不正確；若檢測(cè)到USBi，USB標(biāo)簽背景將變?yōu)槌壬?。接著?a target="_blank">處理器列表中選擇ADAU1781并拖到項(xiàng)目空間，通過(guò)點(diǎn)擊并拖動(dòng)導(dǎo)線連接USBi的藍(lán)色引腳和ADAU1781的綠色引腳，USBi對(duì)應(yīng)的下拉框會(huì)自動(dòng)填充該IC的默認(rèn)模式和通道。

5. 寄存器配置

點(diǎn)擊窗口底部附近的“IC 1 – SigmaLP2 Register Controls”選項(xiàng)卡，進(jìn)入寄存器控制窗口。先從“Codec Setup”選項(xiàng)卡開(kāi)始，在“Automatic Startup”部分點(diǎn)擊“Load Preset”。如果評(píng)估板已連接并上電，且USBi驅(qū)動(dòng)安裝正確，“Load Preset”按鈕左側(cè)的PLL Lock Bit指示燈將變?yōu)榫G色，表示已鎖定。再點(diǎn)擊“Record Input Signal Path”選項(xiàng)卡，在“Record Gain Left (PGA)”和“Record Gain Right (PGA)”部分，默認(rèn)情況下單端輸入啟用控件是禁用的，點(diǎn)擊每個(gè)按鈕一次以啟用單端輸入，其余寄存器設(shè)置保持默認(rèn)值即可。

四、創(chuàng)建基本信號(hào)流

點(diǎn)擊屏幕頂部的“Schematic”選項(xiàng)卡，進(jìn)入可創(chuàng)建信號(hào)處理流程的界面。在示意圖視圖左側(cè)的Tree Toolbox中，從“IO > Input”文件夾中選擇“Input”單元并拖到空白示意圖空間。再?gòu)摹癐O > Output”文件夾中選擇“Output”單元，拖兩次以創(chuàng)建兩個(gè)輸出。從“Volume Controls > Adjustable Gain > Single/ Multiple Controls/Clickless SW Slew”文件夾中選擇“Growable Single Vol Ctrl”單元并拖到示意圖，默認(rèn)情況下該單元只有一個(gè)輸入通道和一個(gè)輸出通道，右鍵點(diǎn)擊單元空白處，選擇“Grow Algorithm > 1. Gain (RC slew) Growable (DP>1)”可添加通道，使其變?yōu)榱Ⅲw聲音量控制單元。從“Filters > Second Order > Single Precision > Optimized > 2 Ch”文件夾中選擇“Medium Size Eq”單元并拖到示意圖，默認(rèn)情況下EQ只有一個(gè)頻段，右鍵點(diǎn)擊單元空白處，選擇“Grow Algorithm > 1. 2 Channel - Single Precision, Optimized > 4”可將EQ增加到五個(gè)頻段。點(diǎn)擊濾波器對(duì)應(yīng)的藍(lán)色圖標(biāo)可配置濾波器屬性，例如創(chuàng)建一個(gè)50 Hz的低通濾波器、200 Hz、500 Hz和2000 Hz的峰值濾波器以及10 kHz的高通濾波器。最后，通過(guò)左鍵點(diǎn)擊藍(lán)色輸出點(diǎn)并拖動(dòng)到下一個(gè)單元的綠色輸出點(diǎn)，將各個(gè)單元連接起來(lái)，完成從輸入到輸出的信號(hào)流。

五、將程序下載到DSP

在SigmaStudio的主工具欄中點(diǎn)擊“LinkCompile - Download”，或者按下F7鍵，即可將代碼編譯并下載到DSP。此時(shí)，評(píng)估板上的信號(hào)流應(yīng)開(kāi)始運(yùn)行，音頻應(yīng)能從輸入傳遞到輸出，我們還可以通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖動(dòng)實(shí)時(shí)更改濾波器和音量控制。

六、評(píng)估板的使用

1. 電源

評(píng)估板可以通過(guò)將EVAL - ADUSB2EBZ（USBi）連接到J2經(jīng)USB總線供電，也可以通過(guò)連接到J15的電池或J16上的3.8 V直流至6 V直流正尖電源供電。如果通過(guò)USB總線供電，需連接跳線J1。板上的調(diào)節(jié)器會(huì)為板上電路生成3.3 V直流電源，電源供應(yīng)時(shí)LED D1會(huì)亮起。要將調(diào)節(jié)器的輸出連接到ADAU1781，需連接J10和J11跳線，如果使用揚(yáng)聲器輸出，可選擇連接J9。

2. 主時(shí)鐘

ADAU1781的主時(shí)鐘可以由板上的12.288 MHz有源振蕩器提供，也可以通過(guò)串口連接器提供。將MCKI源選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置為“OSC”位置，可將有源振蕩器連接到ADAU1781的主時(shí)鐘輸入引腳；設(shè)置為“I2S”位置，可將ADAU1781的主時(shí)鐘輸入連接到串行音頻接口頭J4上標(biāo)記為MCKI的引腳3。

3. 輸入和輸出

評(píng)估板有多種音頻輸入和輸出選項(xiàng)，包括數(shù)字和模擬。模擬蜂鳴聲通道始終啟用，輸入選擇開(kāi)關(guān)S4可在其余音頻輸入選項(xiàng)（立體聲線路輸入、數(shù)字麥克風(fēng)和模擬麥克風(fēng)）之間進(jìn)行選擇。

• 立體聲線路輸入：立體聲輸入插孔J19可接受標(biāo)準(zhǔn)的立體聲TRS 1/8英寸迷你插頭，提供兩個(gè)聲道的音頻。
• 數(shù)字麥克風(fēng)：數(shù)字麥克風(fēng)可連接到J12頭。
• 模擬麥克風(fēng)：板的底面安裝了兩個(gè)單端配置的INMP401 MEMS模擬麥克風(fēng)，外部模擬麥克風(fēng)（差分和單端輸入配置）可連接到輸入插孔J20和J21。如果在J20和J21插孔中插入插頭，板上的MEMS麥克風(fēng)將自動(dòng)斷開(kāi)。通過(guò)連接J13和J14跳線可為外部差分麥克風(fēng)施加偏置。
• 蜂鳴聲輸入：模擬蜂鳴聲輸入可接受單聲道TS 1/8英寸迷你插頭，提供一個(gè)聲道的音頻。
• 耳機(jī)輸出：耳機(jī)輸出可連接任何標(biāo)準(zhǔn)的1/8英寸迷你插頭立體聲耳機(jī)，輸出功率會(huì)根據(jù)耳機(jī)的阻抗而變化。
• 揚(yáng)聲器輸出：要使用揚(yáng)聲器輸出，需連接SVDD電源跳線J9。ADAU1781的揚(yáng)聲器輸出可驅(qū)動(dòng)外部揚(yáng)聲器或板上揚(yáng)聲器。連接外部揚(yáng)聲器時(shí)，應(yīng)將其連接到揚(yáng)聲器輸出連接器J8，并斷開(kāi)J5和J6跳線；使用板上揚(yáng)聲器時(shí)，斷開(kāi)J8并連接J5和J6。

  4. GPIO

  GPIO跳線頭J7允許將由開(kāi)關(guān)和LED組成的GPIO電路連接到ADAU1781的GPIO引腳。如果連接了GPIO電路，相應(yīng)的引腳將不能用于串行音頻接口。

  5. 串行音頻接口

  I2S或TDM格式的串行音頻信號(hào)可連接到串行音頻接口頭J4，該頭還包括主時(shí)鐘輸入和輸出連接引腳。

  6. 通信頭

  通信頭J1連接到EVAL - ADUSB2EBZ，關(guān)于USBi的更多信息可在AN - 1006應(yīng)用筆記中找到。ADAU1781默認(rèn)使用I2C通信協(xié)議，通過(guò)移動(dòng)板底的幾個(gè)電阻可使用SPI。使用SPI模式時(shí)，需將電阻R35移到R36焊盤(pán)，將電阻R37移到R38焊盤(pán)，將電阻R39移到R41焊盤(pán)，將電阻R43移到R42焊盤(pán)。

  7. 電源關(guān)閉

  電源關(guān)閉頭J3（板絲印上標(biāo)記為PDN）可訪問(wèn)ADAU1781上的電源關(guān)閉引腳。在這個(gè)3針頭上，可使用2針跳線將電源關(guān)閉引腳連接到USBi或接地。

七、評(píng)估板原理圖和布局

文檔中提供了評(píng)估板的原理圖和布局圖，包括SigmaDSP、模擬I/O和主時(shí)鐘生成原理圖、數(shù)字麥克風(fēng)接口原理圖、串行音頻數(shù)據(jù)接口原理圖、電源原理圖、GPIO接口原理圖、通信接口原理圖以及評(píng)估板的頂部和底部裝配圖、銅層圖、電源層圖和接地層圖等，這些圖紙能幫助我們更深入地了解評(píng)估板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路連接。

八、訂購(gòu)信息和物料清單

文檔給出了評(píng)估板的訂購(gòu)信息和詳細(xì)的物料清單，包括各種電容、電阻、芯片、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、開(kāi)關(guān)、連接器等組件的數(shù)量、規(guī)格、制造商和零件編號(hào)等信息，方便我們進(jìn)行采購(gòu)和替換。

九、相關(guān)鏈接

提供了ADAU1781產(chǎn)品頁(yè)面、INMP401產(chǎn)品頁(yè)面以及AN - 1006應(yīng)用筆記的鏈接，方便我們獲取更多相關(guān)信息。

在使用評(píng)估板時(shí)，我們還需要注意它是ESD（靜電放電）敏感設(shè)備，要采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，避免性能下降或功能喪失。同時(shí)，使用評(píng)估板需遵守相關(guān)的法律條款和條件，明確其使用目的和限制。希望這篇文章能幫助大家更好地使用EVAL - ADAU1781Z評(píng)估板，在音頻設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得更好的成果。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。