CN107182002A - 一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置及实现方法，所述实现装置包括音频ADC转换器，在音频ADC转换器外接的音频输出SDOUT信号管脚上接上拉或下拉电阻，SDOUT信号管脚接不同的电阻对应输入不同的逻辑电平给音频ADC转换器，控制音频ADC转换器音频输出数据格式的可配置。本发明在无外部主控处理器、不新增芯片额外管脚的情况下，使得音频模数转换器具有可选的音频输出数据格式，增强了音频模数转换器应用的灵活性。

Description

一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置及实现 方法
技术领域
本发明涉及一种音频ADC转换器，尤其是涉及一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置及实现方法。
背景技术
随着集成电路技术的高速发展，我们现在可以使用强大、灵活可靠、复杂的数字信号处理技术来对模拟信号的数字形式进行处理来满足用户多种多样的需求。音频模数转换器(ADC)作为将模拟域音频信号转换成数字域音频信号的一种功能部件，在这种趋势下自然也得到了迅速发展，被广泛应用到各种多媒体系统中作为音频处理的前端部件。
为了各种多媒体系统中数字音频接口的一致性，飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定了一种总线标准I2S，该标准广泛应用于各种多媒体系统当中。I2S有3个主要信号：位时钟BCLK，左右声道切换时钟LRCK，串行数据SDATA。
随着技术的发展和应用的需求，市场上涌现了多种总线接口信号与I2S总线接口信号一致的其他不同的数据格式。目前比较常见的有I2S格式、左对齐格式、右对齐格式、PCM格式(DSP格式)等。为了保证音频处理前后端部件之间正确有效地进行通讯，就要求它们采用同一总线标准和相同的数据格式进行交互。ADC作为多媒体系统中作为音频处理通用的前端部件，需要根据后端处理部件对音频接口数据格式的要求，提供相应的音频数据格式输出。因此，一种通用的ADC部件需要支持用户音频数据格式灵活可配置。
为了支持ADC部件输出音频接口数据格式的可配置，市场上已有的芯片基本通过外部I2C/SPI等外部总线接口修改芯片内部寄存器的方式实现。这种方式的一个问题是在无外部主控单元配置时，ADC部件只能提供默认数据格式的音频输出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现方法及实现装置，在不引入新的芯片管脚、无外部主控单元进行配置的条件下，以实现音频输出数据格式的可配置。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置，其包括音频ADC转换器，所述音频ADC转换器包括芯片状态机和与芯片状态机相连的音频串行接口模块，所述音频串行接口模块外接I2S标准接口，所述I2S标准接口包括音频输出SDOUT信号管脚，所述芯片状态机输出至少一种工作状态给音频串行接口模块，所述SDOUT信号管脚在芯片状态机输出的所述工作状态下作为输入管脚或输出管脚，所述SDOUT信号管脚作为输入管脚时，在其外部接一上拉电阻，输出第一逻辑电平，或在其外部接一下拉电阻，输出第二逻辑电平，所述音频串行接口模块根据芯片状态机的工作状态及SDOUT信号管脚输出的逻辑电平切换选择相应的音频输出数据格式。
优选地，所述芯片状态机输出的工作状态包括：正常工作状态和除正常工作状态外的其他状态，所述SDOUT信号管脚在芯片状态机输出的其他状态下作为输入管脚；在芯片状态机输出的正常工作状态下作为输出管脚。所述其他状态包括工作电压建立状态和模拟数字初始化状态。
优选地，所述第一逻辑电平为逻辑高电平，所述第二逻辑电平为逻辑低电平。
优选地，所述音频串行接口模块包括：
三态门，其输出端接SDOUT信号管脚；
二选一数据选择器，其输出端接三态门输入端；
SDOUT输出使能产生单元，其输入端接芯片状态机，接收芯片状态机输出的工作状态，输出端接所述三态门的使能端；
第一数据格式SDOUT发生器，其输出端接所述二选一数据选择器输入端；
第二数据格式SDOUT发生器，其输出端接所述二选一数据选择器输入端；
数据格式选择产生单元，其输入端接入芯片状态机及三态门的输出端，其输出端接所述三态门的使能端。
优选地，所述上拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接电源端；所述下拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接地。
优选地，所述音频ADC转换器输出的数据格式包括I2S标准数据格式和左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式，所述音频ADC转换器在SDOUT信号管脚输出逻辑高电平时，输出左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式；在SDOUT信号管脚输出逻辑低电平时，输出I2S标准数据格式。
优选地，所述音频ADC转换器还包括参考电压电流产生器、多位Δ-Σ调节器、数字信号处理单元、模式控制单元和时钟复位单元。
优选地，所述实现装置还包括与音频ADC转换器相连的音频后端处理单元，所述音频后端处理单元接音频ADC转换器的I2S标准接口。
基于上述识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置，本发明还揭示了一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现方法：包括：
S1，在音频ADC转换器芯片进入正常工作状态前，获取SDOUT信号管脚输出信号的逻辑电平；
S2，根据所述信号的逻辑电平，音频ADC转换器芯片在其进入到正常工作状态时切换选择相应的音频输出数据格式。
优选地，所述S2包括：音频ADC转换器芯片在SDOUT信号管脚输出逻辑高电平时，输出左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式；在SDOUT信号管脚输出逻辑低电平时，输出I2S标准数据格式。
与现有技术相比，本发明提出一种在无外部主控处理器、不新增芯片额外管脚的情况下，可通过在SDOUT信号管脚外接上拉电阻或者下拉电阻的方式，使得音频模数转换器具有可选的音频输出数据格式，增强了音频模数转换器应用的灵活性。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明音频ADC转换器芯片的结构示意图；
图3是本发明芯片状态机的工作状态示意图；
图4是本发明音频串行接口模块的结构示意图；
图5是本发明方法的流程示意图；
图6是本发明ADC产品的应用场景的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置及实现方法，在现有音频模数转换(ADC)器的基础上，不引入新的芯片管脚且无外部主控单元进行配置的条件下，实现音频输出数据格式的可配置。
结合图1a和图1b所示，本发明所揭示的一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置，包括音频ADC转换器，音频ADC转换器外接I2S标准接口，本实施例中，音频ADC转换器接左右声道切换时钟LRCK信号接口，位时钟BCLK信号接口，及串行数据SDOUT信号管脚。SDOUT信号管脚外部接一上拉电阻，上拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接电源端，如图1a所示；或接一下拉电阻，下拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接地，如图1b所示。音频ADC转换器根据SDOUT信号管脚输出的逻辑电平切换选择相应的音频输出数据格式。
具体地，音频ADC转换器是一款音频集成电路芯片，如图2所示，其具体包括参考电压电流产生器、多位Δ-Σ调节器、模式控制单元、芯片状态机、数字信号处理单元、时钟复位单元和音频串行接口模块。其中：
芯片状态机控制着音频ADC转换器芯片的工作模式，以及不同工作模式下各单元电路的开关时序。本发明音频ADC转换器芯片的芯片状态机中，包含多种工作状态，结合图3所示，本实施例中，这里芯片状态机包括3中工作状态(chip_state)，分别是工作电压建立状态，模拟数字初始化状态和正常运行工作状态，其中，工作电压建立状态和模拟数字初始化状态是芯片在进入正常工作状态之前完成芯片初始化的状态。具体地，芯片上电后为工作电压建立状态，经过此状态下芯片工作电压达到正常工作电压；随后芯片工作状态跳转到模拟数字初始化状态，此状态下芯片完成模拟和数字一些初始化动作；芯片初始化完成之后，芯片工作状态跳转到正常运行工作状态。
音频串行接口模块中，包含各种常用音频输出数据格式的功能实现。结合图4和图6所示，其与芯片状态机相连，用于接收芯片状态机输出的芯片工作状态信号；同时与I2S标准接口相连，从SDOUT信号管脚接收信号以及从SDOUT信号管脚输出相应的数据：音频ADC转换器芯片在处于正常运行工作状态时，SDOUT信号管脚作为输出信号管脚；芯片处于其他状态时，SDOUT信号管脚作为输入信号管脚，此时音频串行接口模块根据SDOUT信号管脚输出的逻辑电平切换选择相应的音频输出数据格式。
如图4所示，本发明音频串行接口模块具体包括：SDOUT输出使能产生单元，第一数据格式SDOUT发生器，第二数据格式SDOUT发生器，数据格式选择产生单元，二选一数据选择器U0，及三态门U1，SDOUT输出使能产生单元和数据格式选择产生单元的输入端接芯片状态机，接收芯片状态机输出的芯片工作状态；SDOUT输出使能产生单元的输出端接三态门的使能端，输出SDOUT使能信号(sdout_oe)给三态门；数据格式选择产生单元的另一输入端接三态门的输出端，其输出端接二选一数据选择器的使能端，输出数据格式选择信号(format_sel)给二选一数据选择器，format_sel信号用于控制音频串行接口模块输出数据格式的选择；第一数据格式SDOUT发生器和第二数据格式SDOUT发生器均接入二选一数据选择器的输入端，分别产生第一数据格式和第二数据格式，本发明实施例中，两种数据格式分别是I2S标准数据格式和左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式，即第一数据格式SDOUT发生器为I2S数据格式SDOUT发生器，第二数据格式SDOUT发生器为左对齐数据格式SDOUT发生器；二选一数据选择器的输出端接三态门的输入端，输出SDOUT_pre信号给三态门；三态门的输出端接SDOUT信号管脚。
使能信号sdout_oe在芯片工作状态为正常运行状态时，为逻辑高电平，其他工作状态下，为逻辑低电平。三态门U1在使能信号sdout_oe为逻辑高电平(即当SDOUT作为输出信号)时，输出为SDOUT_pre；在sdout_oe为逻辑低电平(即当SDOUT不作为输出信号)时，输出为高阻。
在芯片工作状态为除正常工作状态的其他工作状态下时，SDOUT信号管脚作为信号输入管脚，此时，在SDOUT信号管脚上通过外接相应的电阻来改变SDOUT信号管脚向芯片内输入的信号逻辑电平。图1给出了SDOUT芯片管脚外部两种电阻接法，其中图1a为外接弱上拉电阻，图1b为外接弱下拉电阻。当SDOUT不作为输出信号(即sdout_oe为低电平)时，外接弱上拉电阻时，SDOUT信号电压传入芯片内部，该信号将被判断为逻辑高电平；外接弱下拉电阻时，SDOUT信号电压传入芯片内部，该信号将被判断为逻辑低电平。SDOUT的信号电平进入数据格式选择产生单元后，作为数据格式选择信号format_sel输出，控制二选一数据选择器U0选择I2S标准数据格式、左对齐数据格式、右对齐格式或PCM格式中的一种数据格式输出。
具体地，本实施例中，二选一数据选择器U0在数据格式选择信号format_sel为逻辑高电平时，SDOUT_pre选择左对齐数据格式SDOUT发生器的输出作为自身输出，在format_sel为逻辑低电平时，SDOUT_pre选择I2S数据格式SDOUT发生器的输出作为自身输出，从而实现了两种输出数据格式的灵活选择。当然，反之亦可，即二选一数据选择器U0在数据格式选择信号format_sel为逻辑低电平时，SDOUT_pre选择左对齐数据格式SDOUT发生器的输出作为自身输出，在format_sel为逻辑高电平时，SDOUT_pre选择I2S数据格式SDOUT发生器的输出作为自身输出。其中，数据格式选择信号format_sel的逻辑电平按照下表一给出：
chip_stae SDOUT format_sel
正常运行状态 高电平/低电平 保持
模拟数字初始化状态 高电平 高电平
模拟数字初始化状态 低电平 低电平
电压建立状态 高电平/低电平 低电平
表一
如图5所示，本发明所揭示的一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现方法，包括以下步骤：
S1，在音频ADC转换器芯片进入正常工作状态前，获取SDOUT信号管脚输出信号的逻辑电平；
S2，根据所述信号的逻辑电平，音频ADC转换器芯片在其进入到正常工作状态时切换选择相应的音频输出数据格式。
其中，步骤S2包括：音频ADC转换器芯片在SDOUT信号管脚输出逻辑高电平时，输出左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式；在SDOUT信号管脚输出逻辑低电平时，输出I2S标准数据格式。
图6给出了本发明一个典型的ADC产品的应用场景，其包含两个部分，左边部分为音频ADC转换器(即本发明所涉及的音频模数转换器)，右边部分为音频后端处理单元。音频后端处理单元无主控处理器单元，其支持的音频输入数据格式有两种可能，一种为I2S标准数据格式，另一种为左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式，具体采用哪一种音频输入数据格式，不同的产品根据自己的需要而定。
综上，本发明提出一种在无外部主控处理器、不新增芯片额外管脚的情况下，可通过在SDOUT信号管脚外接上拉电阻或者下拉电阻的方式，使得音频模数转换器具有两种可选的音频输出数据格式，增强了音频模数转换器应用的灵活性。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现装置，其包括音频ADC转换器，所述音频ADC转换器包括芯片状态机和与芯片状态机相连的音频串行接口模块，所述音频串行接口模块外接I2S标准接口，所述I2S标准接口包括音频输出SDOUT信号管脚，其特征在于，所述芯片状态机输出至少一种工作状态给音频串行接口模块，所述SDOUT信号管脚在芯片状态机输出的所述工作状态下作为输入管脚或输出管脚，所述SDOUT信号管脚作为输入管脚时，在其外部接一上拉电阻，输出第一逻辑电平，或在其外部接一下拉电阻，输出第二逻辑电平，所述音频串行接口模块根据芯片状态机的工作状态及SDOUT信号管脚输出的逻辑电平切换选择相应的音频输出数据格式。
2.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述芯片状态机输出的工作状态包括：正常工作状态和除正常工作状态外的其他状态，所述SDOUT信号管脚在芯片状态机输出的其他状态下作为输入管脚；在芯片状态机输出的正常工作状态下作为输出管脚。
3.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述第一逻辑电平为逻辑高电平，所述第二逻辑电平为逻辑低电平。
4.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述音频串行接口模块包括：
三态门，其输出端接SDOUT信号管脚；
二选一数据选择器，其输出端接三态门输入端；
SDOUT输出使能产生单元，其输入端接芯片状态机，接收芯片状态机输出的工作状态，输出端接所述三态门的使能端；
第一数据格式SDOUT发生器，其输出端接所述二选一数据选择器输入端；
第二数据格式SDOUT发生器，其输出端接所述二选一数据选择器输入端；
数据格式选择产生单元，其输入端接入芯片状态机及三态门的输出端，其输出端接所述三态门的使能端。
5.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述上拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接电源端；所述下拉电阻一端接SDOUT信号管脚，另一端接地。
6.根据权利要求3所述的实现装置，其特征在于，所述音频ADC转换器输出的数据格式包括I2S标准数据格式和左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式，所述音频ADC转换器在SDOUT信号管脚输出逻辑高电平时，输出左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式；在SDOUT信号管脚输出逻辑低电平时，输出I2S标准数据格式。
7.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述音频ADC转换器还包括参考电压电流产生器、多位Δ-Σ调节器、数字信号处理单元、模式控制单元和时钟复位单元。
8.根据权利要求1所述的实现装置，其特征在于，所述实现装置还包括与音频ADC转换器相连的音频后端处理单元，所述音频后端处理单元接音频ADC转换器的I2S标准接口。
9.基于权利要求1所述装置的识别模数转换芯片音频输出数据格式的实现方法，其特征在于，包括：
S1，在音频ADC转换器芯片进入正常工作状态前，获取SDOUT信号管脚输出信号的逻辑电平；
S2，根据所述信号的逻辑电平，音频ADC转换器芯片在其进入到正常工作状态时切换选择相应的音频输出数据格式。
10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，所述S2包括：音频ADC转换器芯片在SDOUT信号管脚输出逻辑高电平时，输出左对齐数据格式或右对齐格式或PCM格式；在SDOUT信号管脚输出逻辑低电平时，输出I2S标准数据格式。
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