將音頻編解碼器植入28nm高級移動多媒體芯片系統(tǒng)

　　通過將更多信號處理從模擬域遷移到數(shù)字域，音頻編解碼器可提高符合摩爾定律的數(shù)字電路比例，并減少模擬電路比例。這產(chǎn)生了以數(shù)字為中心的新架構(gòu)。在這種新架構(gòu)中，所有信號處理都在數(shù)字模塊執(zhí)行，周邊模擬電路包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和異步采樣速率轉(zhuǎn)換器（ASRC），見圖2。ASRC技術(shù)將在下一部分詳細介紹。

　　現(xiàn)代移動多媒體系統(tǒng)有可能有多個數(shù)字主控，全部在各自的時鐘域運行。例如，基帶處理器將管理與蜂窩式無線電的通訊，應(yīng)用處理器將管理來自系統(tǒng)閃存的媒體文件，而藍牙集成電路（IC）可連接數(shù)量不限的藍牙周邊設(shè)備。每個數(shù)字主控都分別按照異步時鐘速率運行。因此，這一系統(tǒng)中的音頻編解碼器不僅在數(shù)字域和模擬域之間架起了橋梁，而且還在數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中不同時鐘域之間進行互動通訊。

　　圖2：伴隨數(shù)字音頻主控進行以數(shù)字為中心的音頻處理

　　靈活設(shè)計支持多個時鐘速率

　　大量數(shù)字主控和時鐘域給音頻編解碼器，特別是對高度集成的28納米芯片系統(tǒng)造成了又一個挑戰(zhàn)。按不同標準速率對數(shù)字音頻采樣，如表1所示。音頻編解碼器上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器要求的時鐘取決于音頻數(shù)據(jù)采樣速率和主機應(yīng)用于芯片系統(tǒng)上的時鐘。由于存在多種音頻采樣速率和各種主機時鐘，它們的組合相當復(fù)雜。數(shù)字濾波器可為解決這一問題發(fā)揮重要作用，原因是它們可以處理數(shù)字音頻接口和音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)據(jù)采樣，因此能夠進行采樣速率轉(zhuǎn)換。

　　表1：標準音頻采樣速率

　　由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器必須以過采樣頻率（通常是128X和256X）運行，驅(qū)動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器所需的主時鐘頻率介于5-12MHz范圍。因此，音頻編解碼器必須支持各種不同的音頻采樣速率，并適應(yīng)主時鐘頻率，便于其在應(yīng)用中集成。但是，由于存在多種時鐘頻率比率的組合與制約，這個目標實現(xiàn)起來并不直接。因此，數(shù)字濾波器必須包括采樣速率轉(zhuǎn)換配置。表2是音頻采樣速率和采樣速率轉(zhuǎn)換不同組合的常用采樣頻率。

　　表2：音頻采樣速率和采樣速率轉(zhuǎn)換不同組合的常用采樣頻率

　　為了適應(yīng)所有數(shù)據(jù)速率和可用時鐘的組合，設(shè)計人員可采用各種技巧，詳見下一部分。

　　技巧1：音頻時鐘使用鎖相環(huán)路

　　由于一些條件如空間和/或成本的限制，許多應(yīng)用無法使用音頻編解碼器專用的晶體振蕩器。音頻編解碼器必須能夠支持現(xiàn)有主機主時鐘的不同音頻速率（通常是USB時鐘的12MHz或它的倍數(shù)）。鎖相環(huán)路（PLL）可用于生成所需要的音頻時鐘。由于要求非常好的頻率分辨率以支持所有頻率組合且，同時要提供低抖動輸出時鐘，這對鎖相環(huán)路的性能要求超出了一般標準，而且。因此，最好采用不要求鎖相環(huán)路的其他解決方案。

　　技巧2：重復(fù)使用沒有鎖相環(huán)路的USB時鐘

　　一種替代解決方案是采用沒有鎖相環(huán)路的技術(shù)，即重復(fù)使用USB時鐘和避免為音頻添加專用鎖相環(huán)路。USB是非常很受歡迎的接口，幾乎是普遍存在于所有應(yīng)用中。12MHz或24MHz的時鐘都可使用，它們的抖動相對較低，而這是音頻的重要要求。24MHz USB時鐘可支持48kS/s音頻速率及其倍數(shù)的音頻速率，如96kS/s和192kS/s，因為它是整數(shù)倍數(shù)（24，000=125x192）。要使用24MHz USB時鐘，需要將濾波器采樣速率轉(zhuǎn)換從標稱的128倍重新配置為125倍。<