一種數字音頻i的製作方法
2023-08-04 12:26:11 2
專利名稱：一種數字音頻i的製作方法
技術領域：
本發明涉及多媒體產品的電路板設計、集成電路設計和數字音頻I2S接口領域，尤其涉及一種數字音頻I2S接口時鐘提供方法。
背景技術：
目前，在多媒體產品領域中的數字音頻輸出和交換常用到SPDIF和I2S接口，其中I2S接口是飛利浦公司制定的一種數字音頻設備之間的音頻數據傳輸總線標準，這種接口需要輸入時鐘信號。為了產生I2S接口的時鐘信號，一般的做法是額外增加一個鎖相環來產生時序，這樣做的結果是面積和成本上升，費用較高。
發明內容
本發明針對現有技術的成本較高的問題，提供一種數字音頻I2S接口時鐘提供方法，該方法不需要增加額外的鎖相環，降低了成本。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種數字音頻I2S接口時鐘提供方法，所述數字音頻系統包括一個系統時鐘(如27MHZ)，對系統時鐘進行分頻得到時鐘MCLK，由時鐘MCLK進一步分頻提供整個I2S的時鐘。
進一步地，所述對系統時鐘進行分頻得到時鐘MCLK具體為(1)系統時鐘進行x分頻得到時鐘CLK_DIVx，(2)經過m個CLK_DIVx後，對系統時鐘進行y分頻得到時鐘CLK_DIVy，(3)經過n個CLK_DIVy後再對系統時鐘進行m次x分頻，n次y分頻這樣循環分頻，分頻得到的CLK_DIVx，CLK_DIVy就是MCLK，其中m，n，x，y的取值根據系統時鐘以及MCLK時鐘而定。
本發明的有益效果是，可以利用音視頻系統自帶的時鐘，而無須增加額外的鎖相環，降低了成本和產品的面積以及功耗，以這種方式產生的時鐘和現有方法產生標準的時鐘所得到的聲音，人耳完全分辨不出。
圖1是I2S接口內部時鐘關係圖；圖2是現有的提供I2S接口時鐘的方法；圖3是本發明的提供I2S接口時鐘的方法；圖4是16位PCM的I2S數字音頻時序。
圖5是本發明的採樣頻率產生圖。
具體實施例方式
目前，在數位電視音頻輸出和數字音頻數據交換領域常使用到SPDIF和I2S接口，其中I2S接口是飛利浦公司制定的一種數字音頻設備之間的音頻數據傳輸總線標準，如圖1所示，這種總線有4根物理導線一根傳輸串行數據的SD，一根為數據提供位時鐘的SCK，一根為切換左右聲道數據幀提供時鐘的WS，一根為系統提高同步時鐘的MCLK。由於有獨立的時鐘信號，這種總線傳輸速率快，加上其提供的主時鐘為接受晶片提供了接收時序，於是整個傳輸系統採用了單一時鐘，所以時差極小。串行數據傳送時鐘SCK和左右聲道選擇時鐘WS都由系統時鐘MCLK提供，為了產生MCLK時鐘，當前業內通常的做法是如圖2所示，為I2S接口單獨提供一個鎖相環2者提供一個鎖相環和一個晶振，顯然，這會增加晶片的成本。
本發明的數字音頻I2S接口時鐘提供方法無須增加額外的鎖相環就能實現I2S接口的時鐘提供，如圖3所示，由於多媒體處理系統擁有一個系統時鐘，所以可以利用時鐘處理模塊中的時鐘輸出信號，通過增加一個簡單的分頻器12，這樣就可以給MCLK提供時鐘，進而提供整個I2S的時鐘。
本發明的補碼乘法處理方法如下如圖3所示，這是一個多媒體產品的框圖，其中多媒體處理系統模塊把解碼後的數字音頻數據發送給數字音頻I2S接口，晶振1通過時鐘處理模塊向多媒體處理系統模塊提供時鐘信號，時鐘處理模塊由鎖相環11和分頻器11組成，現在利用系統現有的時鐘處理模塊通過分頻器12向數字音頻I2S接口提供時鐘。
本發明的補碼乘法處理方法具體步驟如下(1)增加分頻器12；(2)從系統固有的時鐘處理模塊對音視頻時鐘(如27MHz)經過分頻，然後輸出時鐘信號MCLK到分頻器12；(3)從分頻器12根據MCLK分頻產生其它時鐘信號輸入到數字音頻I2S接口。
下面以一個實例來說明。
如圖4所示，這是飛利浦其中一款音頻DA晶片(CS4360晶片)要求提供的I2S時序波形。我們就以這個晶片的I2S時序為例來說明一下實現的方法。
一個WS周期內左右聲道的SD的比特位為32位，也就是音頻的PCM精度最高可以表示到32位。圖4中PCM精度為16位，每個採樣周期WS對應64比特位SD、64個SCK時鐘周期。因此WS可由SCK經過64分頻得到，SCK可由MCLK經過f次分頻得到，這裡f取值為4。在音頻解碼中，採樣頻率WS非常不固定，且沒有規律性，如32KHZ、44.1KHZ、48KHZ等；為了獲得WS就需要SCK為2.048MHz、2.8224MHz、3.072MHz；為了獲得這樣的SCK時鐘，就需要MCLK擁有8.192MHz、11.2896MHz、12.288MHz這樣的時鐘。
根據視頻的ITU656格式的要求，一般音視頻系統中都會有一個27MHZ時鐘。所以我們在音視頻處理系統中可以利用27MHZ時鐘分頻出各種上面提到的採樣頻率。我們以MCLK是SCK的f倍(這裡f＝4)，SCK是WS的64倍，即MCLK＝11.2896MHz、SCK＝2.8224MHz、WS＝44.1KHZ為例來說明這個分頻過程。
我們首先對27MHZ時鐘進行x分頻得到時鐘CLK_DIVx，經過m個CLK_DIVx後，對27MHZ進行y分頻得到時鐘CLK_DIVy，經過n個CLK_DIVy後再對27MHZ進行m次x分頻，n次y分頻這樣循環分頻。這裡取x＝2，y＝4，m＝103，n＝25(2m+2n＝256)，分頻得到的CLK_DIVx，CLK_DIVy就是MCLK，然後SCK根據MCLK進行f分頻(這裡f＝4)，WS根據SCK進行64分頻，這樣就完成了整個分頻操作，得到如圖5所示波形。
計算可得，分頻出來的採樣頻率WS為44.117KHZ，非常接近我們所要求的44.1KHZ。如果分別取m＝116，n＝12，就可以得到48.21KHZ時鐘，接近上面提到的48KHZ；取m＝46，n＝82，就可以32.14KHZ時鐘，接近上面提到的32KHZ。
這樣，根據視頻所固有的27MHZ和不同的x，y，m，n的取值，就可以得到音頻所要求的各種採樣頻率，而且還可以微調，誤差低於5‰。其它各種基於飛利浦公司的I2S格式所演變的數字音頻格式均可以用上述方法得到各種時鐘。另外，根據x，y，m，n的不同取值，除27MHZ時鐘外，我們也可以利用其它頻率如30MHZ、54MHZ等，以這種原理來分頻得到各種採樣頻率。我們在飛利浦的幾款音頻DA晶片上驗證，以這種方式產生的時鐘和用鎖相環產生標準的時鐘所得到的聲音，人耳完全分辨不出。所以，這種採樣頻率產生方式是完全可行的。在我們的設計中，利用這種方法對音頻的數字輸出格式做處理，產生I2S等3種格式串行輸出格式，節約了一個鎖相環，降低了成本。
權利要求
1.一種數字音頻I2S接口時鐘提供方法，所述數字音頻系統包括一個系統時鐘，其特徵在於，對系統時鐘進行分頻得到時鐘MCLK，由時鐘MCLK進一步分頻提供整個I2S的時鐘。
2.根據權利要求1所述的數字音頻I2S接口時鐘提供方法，所述對系統時鐘進行分頻得到時鐘MCLK具體為(1)對系統時鐘進行x分頻得到時鐘CLK_DIVx。(2)經過m個CLK_DIVx後，對系統時鐘進行y分頻得到時鐘CLK_DIVy。(3)經過n個CLK_DIVy後再對系統時鐘進行m次x分頻，n次y分頻這樣循環分頻，分頻得到的CLK_DIVx，CLK_DIVy就是MCLK，其中m，n，x，y的取值根據系統時鐘以及MCLK時鐘而定。
全文摘要
本發明提供了一種數字音頻I
文檔編號G06F1/04GK1716152SQ200510050608
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月7日 優先權日2005年7月7日
發明者郭斌林, 莫國兵, 朱江明 申請人:杭州晶圖微芯技術有限公司