ADAU1466SOM - miniaturowy moduł DSP (1)

Schemat ideowy modułu ADAU1466SOM pokazano na rysunku 1. Jego „sercem”, co oczywiste, jest procesor z rodziny Sigma DSP typu ADAU1466 (U1). Jest on taktowany za pomocą zewnętrznego oscylatora z rezonatorem kwarcowym X1 o częstotliwości 12,288 MHz oraz kondensatorami C15 i C16. Na wyprowadzeniach gniazda CKO jest dostępny buforowany sygnał zegarowy MCLK do taktowania zewnętrznych przetworników analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych. Częstotliwość sygnału, w przeciwieństwie do starszych układów, jest konfigurowana programowo, co znacznie ułatwia projektowanie układów współpracujących. Kondensatory C18 i C9 oraz rezystor R3 są elementami wbudowanej pętli PLL.

Rysunek 1. Schemat ideowy modułu ADAU1466SOM

Podstawowe cechy zastosowanego procesora DSP ADAU1466:

• Rdzeń taktowany częstotliwością 294 MHz.
• 24 k-słów pamięci programu, 6144 instrukcji na próbkę dla fs=48 kHz.
• 80 k-słów pamięci danych i parametrów.
• Do 1600 ms cyfrowego opóźnienia sygnału (dla fs=48 kHz).
• 4/4 porty szeregowe wejściowe/wyjściowe.
• 48 konfigurowalnych kanałów cyfrowych, 32 bitowych/192 kHz, (I²S, TDM, LJ, PCM).
• 14 GPIO w tym 6×A/C o rozdzielczości 10 bitów.
• 8 bloków ASRC (skalowanie fs od 1:8 do 7,75:1).
• Interfejs S/PDIF I/O 192 kHz.
• 4 kanały interfejsów mikrofonów PDM.
• Wbudowane generator zasilania, oscylator i programowalny generator pomocniczy,
• Interfejs pamięci programu w standardzie SPI/I²C.
• Konfigurowalny interfejs komunikacyjny SPI/I²C pracujący w trybie master lub slave.
• Tryb selfboot, umożliwiający pracę bez zewnętrznego mikrokontrolera.
• Miniaturowa obudowa LFCSP72 zajmująca powierzchnię 10 mm×10 mm.
• Zakres temperatury pracy –40…105°C.
• Programowanie w graficznym środowisku Sigma Studio (od wersji 3.15).

Rysunek 2. Schemat blokowy procesora ADAU1466 (za notą producenta)

Schemat blokowy układu ADAU1466 pokazano na rysunku 2, a rozmieszczenie wyprowadzeń na rysunku 3.

Rysunek 3. Rozmieszczenie wyprowadzeń ADAU1466

Układ ADM811T (U3) zapewnia poprawny restart procesora (sygnał RES) po włączeniu zasilania oraz formowanie sygnału reset z przycisku MR i programatora USBi. Tranzystor Q1 jest elementem stabilizatora LDO napięcia 1,2 V zasilającego rdzeń DSP. Jako pamięć programu w trybie samodzielnym Self-Boot służy układ typu 24C512 (U2) dołączony do magistrali I²S Master procesora DSP. Przełącznik konfiguracji CFG umożliwia przełączanie trybów Selfboot/Programowanie (poz. P1-4) oraz odłączenie sygnału reset z programatora USBi (poz. P2-3). Dioda PWR sygnalizuje załączenie napięcia 3,3 V zasilającego moduł. Procesor DSP jest programowany przez interfejs USBi w trybie I²C, dołączonego do portu Slave DSP.

Procesor ADAU1466 ma wbudowany odbiornik i nadajnik interfejsu S/PDIF. Sygnały po dopasowaniu za pomocą rezystorów i kondensatorów są doprowadzone do gniazd oznaczonych SI, SO. DSP ma po 4 kanały wejściowe i wyjściowe interfejsów szeregowych, których tryb pracy jest określany programowo (I²S, LR, TDM). Sygnały te są doprowadzone do złącza krawędziowego DSP. Sygnały wyjściowe mają dodatkowo włączone rezystory szeregowe 22 Ω (RP1…RP3).

W procesorze ADAU1466 dla ułatwienia regulacji i kontroli realizowanego programu są wbudowane uniwersalne porty GPIO oraz przetwornik A/C. Sygnały ADC0…ADC6 oraz MP6, MP7 są dostępne na złączu DSP. Niektóre z sygnałów portów szeregowych, gdy nie są używane, mogą być skonfigurowane jako dodatkowe piny GPIO. Opis wyprowadzeń modułu zaprezentowano na rysunku 4.

Rysunek 4. Opis wyprowadzeń modułu (porty szeregowe z nazewnictwem I²S)

Sygnał MP1 jest buforowany i steruje diodą świecącą MP1, pomocną po konfiguracji programowej do sygnalizacji statusu moduł DSP. Dodatkowo, na złącze są wyprowadzone sygnały interfejsów I²C, co jest o tyle przydatne, że ADAU1466 ma możliwość generowania sekwencji sygnałów na porcie I²C master, umożliwiających podstawową konfigurację współpracujących układów, takich jak przetworniki C/A, regulatory poziomu i inne bez udziału zewnętrznego procesora. Moduł wymaga zasilania 3,3 V/0,8 A.

Moduł ADAU1466SOM zmontowano na 4-warstwowej płytce drukowanej. Rozmieszczenie elementów zamieszczono na rysunku 5. Montaż jest typowy i nie wymaga opisywania. Krytyczne dla działania modułu jest poprawne przylutowanie pada termicznego U1. Korzystając ze wszystkich portów szeregowych oraz przy jednoczesnej obróbce sygnału o fs=192 kHz, konieczne jest wyposażenie kom układu U1 i tranzystora Q1 w niewielkie, naklejane radiatory i zapewnienie cyrkulacji powietrza wokół modułu.

Rysunek 5. Schemat montażowy modułu ADAU1466SOM

W kolejnej części artykułu zostanie opisana płytka bazowa z przetwornikami A/C, C/A oraz kilka przykładów programów użytkowych ułatwiających rozpoczęcie pracy z DSP.

Adam Tatuś, EP