Zaloguj
Rysunek 1. Struktura wewnętrzna ADAU1787 (za notą producenta)
Fotografia 2. Wygląd zestawu ADAU1787EVAL
ADAU1787 jest w zasadzie systemem audio typu SoC, w swojej strukturze wewnętrznej, którą przedstawia rysunek 1, integruje nie tylko dwa rdzenie DSP, ale także kodek audio oraz pomocnicze układy peryferyjne. Można powiedzieć, że jest połączeniem udoskonalonego ADAU1701 z wbudowanymi przetwornikami AD/DA audio i obsługą sterowania przez GPIO oraz funkcjonalności ADAU1772, jaką jest obróbka sygnału z wysokimi fs, niską latencją, wbudowanym konwerterem częstotliwości próbkowania ASRC, bezpośrednią obsługą mikrofonów analogowych i cyfrowych PDM. To ciekawe połączenie zostało uzupełnione o dodatkowy rdzeń FastDSP dedykowany aplikacjom aktywnego tłumienia hałasu ANC.
ADAU1787 jest przeznaczony do aplikacji mobilnych, gdzie niezbędna jest obróbka sygnału audio, taka jak korekcja pasma przenoszenia, filtracja oraz ograniczanie poziomu, redukcja poziomu hałasu otoczenia z zachowaniem możliwości kontroli DSP przez GPIO. Znajdzie on zastosowanie w głośnikach bezprzewodowych, kamerach, słuchawkach Bluetooth, telefonach lub odtwarzaczach przenośnych, spełniając szczególnie ważny wymóg niewielkiej zajmowanej powierzchni, minimalnego poboru energii i niskiego kosztu aplikacji - nieosiągalnych dla „klasycznych” aplikacji analogowych.
Podstawowe cechy procesora ADAU1787:
- obróbka sygnału z fs do 768 kHz,
- 4 przetworniki A/D 24 bit, konfigurowane jako mikrofonowe lub liniowe,
- 2 przetworniki D/A 24 bit, konfigurowane jako wyjścia liniowe lub słuchawkowe,
- tor audio o niskiej latencji,
- 8 wejść sygnałów z mikrofonów cyfrowych,
- dwukierunkowy, czterokanałowy ASRC,
- 16-kanałowy port szeregowy, obsługujący I2S, TDM16, LJ,
- wbudowany konfigurowany interfejs komunikacyjny I2S, SPI,
- tryb selfboot, umożliwiający pracę bez zewnętrznego mikrokontrolera,
- napięcie zasilania 1,8 V dla części analogowej, 0,9 V dla rdzeni DSP,
- niski pobór mocy typowo 11 mW,
- łatwe programowanie w graficznym środowisku Sigma Studio od wersji 4.3,
- obudowa WLCSP42 o wymiarach 2,695×2,32 mm.
Wygląd zestawu ADAU1787EVAL przedstawia fotografia 2. W skład zestawu wchodzi płytka DSP oraz znany z wcześniejszych zestawów programator USBi w nowej wersji 1.4. Koszt zestawu w sklepie producenta to 399 USD.
Płytka zawiera oprócz procesora ADAU1787 i pamięci programu EEPROM typu 24C256 (po konfiguracji w trybie Selfboot, DSP może pracować samodzielnie bez procesora nadzorującego) układ zasilania umożliwiający zasilanie z zewnętrznego źródła 3,8…5 V poprzez złącze J2 lub zaciski laboratoryjne J31/J38 oraz z programatora USBi. Zestaw ma trzy gniazda wejściowe i wyjściowe w standardzie jack 3,5 mm stereo. Dwa złącza J18/J20 umożliwiają bezpośrednie podłączenie mikrofonów do wejść AIN0/1 ADAU1787. Zwory J11, J14 pozwalają doprowadzić lub odłączyć napięcie polaryzacji MICBIAS. Szeregowe interfejsy audio I2S wyprowadzone są na złącza J4/40. Zestaw zawiera złącza przeznaczone dla mikrofonów MEMS PDM. Dostęp do pozostałych wyprowadzeń MPx DSP zapewniają złącza J9/27. DSP taktowany jest wbudowanym kwarcem 24,576 MHz lub sygnałem zewnętrznym. Przełącznik S3 umożliwia wybór magistrali komunikacyjnej SPI/I2C pomiędzy DSP a programatorem USBi.
Zestaw ma odłączalne mikroprzełączniki chwilowe oraz dwupozycyjne DIPSWITCH, które można za pomocą zwór podłączyć do GPIO DSP. W odróżnieniu od np. ADAU1701 wszystkie linie GPIO pracują tylko w trybie cyfrowym, ADAU1787 nie ma wbudowanego w sekcji GPIO przetwornika AD.
Rysunek 3. Konfiguracja sprzętowa ADAU1787
Rysunek 4. Biblioteki rdzenia szybkiego
Rysunek 5. Biblioteki rdzenia standardowego
Konfiguracja zestawu EVAL ADAU1787 odbywa się sprzętowo poprzez ustawienie odpowiednich zwór, a do programowania służy SigmaStudio w wersji od 4.3. Oprogramowanie niezmiennie jest udostępnione darmowo, wymaga jedynie rejestracji na stronie producenta. Jest to środowisko graficzne, w którym „rysujemy” schemat z gotowych, parametryzowanych bloków funkcjonalnych oraz określamy konfigurację sprzętową procesora. Sposób obsługi SigmaDSP został szczegółowo opisany w kursie AudioDSP. Po poprawnej instalacji oprogramowania i sterowników USBi możliwe jest rozpoczęcie pracy z zestawem startowym. Należy zwrócić uwagę na programator w wersji 1.4, ze względu na współpracę VIO DSP ze standardem 1,8 V. Starsze wersje USBi wymagają przełączenia zwory VIO z 3,3 V na 1,8 V, ale bezpieczniej jest używać nowej, dostarczonej z zestawem wersji 1.4, nie ryzykując uszkodzenia kosztownego zestawu.
Ze względu na dwa rdzenie i bogate wyposażenie otaczające DSP rozrosła się też zakładka konfiguracji sprzętowej układu - rysunek 3.
Modyfikacji uległy biblioteki dostępnych bloków funkcjonalnych. Nowością jest rozdzielenie bloków funkcjonalnych zoptymalizowanych dla rdzenia szybkiego (rysunek 4) i standardowego (rysunek 5). Pojawiła się też biblioteka akceleratorów sprzętowych HW Accelerators ułatwiająca realizacje przekształceń i obliczeń trygonometrycznych, np.: cos/sin, atan itp.
Przyjazne dla użytkownika oprogramowanie nie zwalnia od zapoznania się ze szczegółową dokumentacją ADAU1787, gdyż pomimo mniejszej złożoności niż np. ADAU1466, dwurdzeniowe DSP odbiega nieco konfiguracją od pozostałych układów rodziny SigmaDSP. Większa liczba opcji konfiguracji sprzętowej jest definiowana programowo, np. ustawienia bloków PLL, PGA, układu polaryzacji mikrofonów, poziomów sygnału AD/DA. Pojawia się też blok ASRC, którego tak brakuje w ADAU1701, rozbudowany jest układ zarządzania zasilaniem poszczególnych bloków funkcjonalnych DSP. Zapowiadają się więc kolejne noce zarwane na studiowanie dokumentacji i testowanie nowych rozwiązań, tym bardziej że niestety jak zwykle producent nie udostępnił jakiegokolwiek projektu przykładowego - no cóż, im trudniej przychodzi przyswojenie wiedzy, tym na dłużej ona pozostanie...
Dokumentacja zestawu jest dostępna na stronie producenta oraz na stronie wsparcia technicznego ez.analog.com. Warto sprawdzać nowe wersje SigmaStudio, gdzie poprawiane jest wsparcie i usuwane błędy, szczególnie w nowych procesorach.
Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl
