新型人機(jī)對話接口與音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)及選用

1、新型人機(jī)對話接口與音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是消費(fèi)類應(yīng)用發(fā)展的需要

　　人機(jī)交互信息技術(shù)的高速發(fā)展給人類生產(chǎn)、生活帶來了廣泛而深刻的影響?！吧暇W(wǎng)沖浪”、“數(shù)碼相機(jī)”、“PDA”、“優(yōu)盤”、“彩屏手機(jī)”、“藍(lán)牙技術(shù)”等新產(chǎn)品、新概念層出不窮，不斷沖擊著人們的視聽。這些高科技成果為人們帶來便捷和快樂，同時(shí)也促進(jìn)著人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展。而伴隨人機(jī)交互輸入設(shè)備的觸摸屏控制器與音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器也有了新的發(fā)展和突破。

　　如今已有為人機(jī)對話,如PDA、因特網(wǎng)工具和Smartphone(智能型電話)多媒體教學(xué)等消費(fèi)類應(yīng)用產(chǎn)品提供了集成度日益提高系列的低功耗、高性能阻性觸摸屏接口/控制器等也應(yīng)運(yùn)而生。它們是簡單的四線式和五線式分立型解決方案，以及具有觸摸屏/音頻處理器的高集成度器件、小鍵盤和其他專用功能的高集成度器件。值此本文將新型人機(jī)對話接口-高性能阻性觸摸屏控制器技術(shù)與之相關(guān)的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器選用作分析介紹。首先應(yīng)對觸摸屏控制器有關(guān)技術(shù)及選擇作介紹。

1.1高性能阻性觸摸屏控制器技術(shù)

　　觸摸屏作為一種新的入設(shè)備,是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式.它的應(yīng)用范圍非常廣泛,除了上述之外,還在公共信息(電信、稅務(wù)、銀行、電力)的業(yè)務(wù)查詢、工業(yè)控制及軍事指揮等施展本領(lǐng)。

*基本技術(shù)

　　觸摸屏之所以有如此功能,主要觸摸屏能夠在一定的區(qū)域(通常是50—75mm距離)內(nèi)感應(yīng)接觸，并將這種接觸信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給計(jì)算機(jī)處理。目前，觸摸屏已應(yīng)用到筆記本電腦上，可以替代鼠標(biāo)。觸摸板通過電容感應(yīng)來獲知用戶的手指移動(dòng)情況，對手指熱量并不敏感。當(dāng)手指接觸到屏面時(shí)，屏面上的靜電場會(huì)發(fā)生改變。觸摸屏傳感器只是一個(gè)印在板表面上的手指軌跡傳導(dǎo)線路。而在觸摸屏表面下的一個(gè)特殊集成電路板會(huì)不停地測量和報(bào)告觸摸的軌跡，從而獲知用戶手指的動(dòng)作和位置。

　　當(dāng)然使用觸摸屏?xí)r，必須首先用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸人。

*組成

　　觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

*四線式高性能阻性觸摸屏控制器

　　這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜。它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導(dǎo)電電阻)導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層涂層，在它們之間有許多細(xì)小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。

　　當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有一個(gè)接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通y軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個(gè)接通后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得觸摸點(diǎn)的y軸坐標(biāo)。同理得出X軸的坐標(biāo)。

　　四線電阻式觸摸屏，其兩層導(dǎo)電層都是ITO(氧化銦)涂層，在每層的兩邊緣各涂一條銀膠，一端加5V電壓，另一端加0V，即能在該透明工作面的一個(gè)方向上形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。四線電阻式觸摸屏的兩層ITO工作面工作時(shí)，都加上5V到0V的均勻電壓分布場；觸摸屏的引出線共有4條，四線電阻式觸摸屏由此得名。當(dāng)A面加豎直方向的電壓場時(shí)，B面作為測量觸摸點(diǎn)電壓的探頭；B面加水平方向的電壓時(shí)，A而作探頭。

1.2新型觸摸屏控制器的選用

1.21 觸摸屏控制器

　　TSC2003是四線式阻性觸摸屏控制器。它還可對兩節(jié)電池進(jìn)行直接測量，并具有兩個(gè)輔助模擬輸入以及溫度測量和觸摸壓力測量功能。TSC2003具有片上2.5V基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)可被用于輔助輸入、電池監(jiān)視器和溫度測量模式。該基準(zhǔn)在不用時(shí)還可以斷電，以節(jié)省電力。這個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)將能夠在低至2.7V的電源電壓條件下工作，并監(jiān)視0.5V-6V的電池電壓。TSC2003是四線式阻性觸摸屏控制器。

　　*其主要特點(diǎn)為：直接電池測量(0.5V-6V)；有片上溫度測量和觸摸壓力測量；工作電壓為2.5V至5.5V工作電壓及內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)；具有I2C接口支持,即標(biāo)準(zhǔn)、快速和高速模式；自動(dòng)斷電；封裝型式為TSSOP-16和VFBGA-48。

　　*其應(yīng)用可在PDA、便攜式儀器、銷售點(diǎn)終端、無線尋呼機(jī)、觸摸屏監(jiān)視器及蜂窩電話等方面均適用。

1.22具有揚(yáng)聲器放大器和音頻編解碼器的可編程觸摸屏控制器

　　TSC2101是”智能型”觸摸屏控制器與音頻功能的高度集成的產(chǎn)物，主要針對Smartphone應(yīng)用?！爸悄苄汀庇|摸屏控制器包括12位ADC、四線式阻性觸摸屏用驅(qū)動(dòng)器、可編程基準(zhǔn)、輔助設(shè)備/電池監(jiān)視，并具有擴(kuò)充可編程性；即：ADC分辨率、求平均和模擬定時(shí)控制。TSC2101的音頻子系統(tǒng)包括具有硬件自動(dòng)增益控制功能的立體聲DAC和單聲道ADC、立體聲16Q頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器、32Ω電話受話器驅(qū)動(dòng)器、橋接8Ω揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和單聲道輸出?？商峁?個(gè)模擬輸入，并能夠針對單端或差分操作進(jìn)行配置。此外，全可編程PLL允許由所采用的任何頻率范圍在2MHz至50MHz的主時(shí)鐘來十分靈活地生成音頻時(shí)鐘。

　　該器件采用用于觸摸屏、測量和音頻控制的串行SPI總線以及用于音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎2C總線。

　　*其主要特點(diǎn)為：帶驅(qū)動(dòng)器的四線式觸摸屏接口；可用于轉(zhuǎn)換的可編程自控定時(shí)發(fā)生和可編程測量轉(zhuǎn)換分辨率(高達(dá)12位)和求平均；具有片上溫度和電池測量(高至6V)；具有硬件自動(dòng)增益控制(AGC)功能、采樣速率高達(dá)48kSPS的立體聲音頻DAC和單聲道音頻ADC；

　　為立體聲16Ω頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器、單聲道8Ω揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器、單聲道32Ω接收機(jī)驅(qū)動(dòng)器和單聲道線路輸出；可針對單端或全差分操作對六個(gè)音頻輸入進(jìn)行配置；其SPI接口用于控制，I2C總線用于音頻數(shù)據(jù)傳輸；封裝型式為48引腳7X7mmQFN

　　*可在智能型電話和PDA、蜂窩電話及MP3播放機(jī)上得到應(yīng)用。

2、音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的選用

　　專業(yè)音頻市場專注于模擬和數(shù)字領(lǐng)域中的高質(zhì)量音頻信號(hào)的錄制、信號(hào)處理和重放。專為高性能專業(yè)音頻領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的IC包括可編程模擬音量控制器、音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字接口產(chǎn)品。這些是專業(yè)音頻系統(tǒng)基本的標(biāo)準(zhǔn)組件．憑借不斷壯大的產(chǎn)品線以及多年積累起來技術(shù)專長，音頻設(shè)計(jì)將會(huì)更上一層樓。

2.1高性能，24位、216kHz，四通道音頻ADC

　　PCM4204是專為專業(yè)音頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的高性能、四通道ADC。它支持采樣頻率高達(dá)216kHz的24位線性PCM輸出數(shù)據(jù)。它也可通過配置而為兩個(gè)通道輸出經(jīng)過64倍或128倍過采樣的一位直接流數(shù)字(DSD)數(shù)據(jù)。PCM4204同時(shí)也是DVD-audio和超級(jí)音頻CD(SACD)錄音應(yīng)用的理想選擇。PCM4202是PCM4204的兩通道版本。

　　*其主要特點(diǎn)為：動(dòng)態(tài)范圍為118dB；總失真與噪聲(THD+N)為105dB；有24位PCM(脈沖編碼調(diào)制)或一位DSD輸出；可支持高達(dá)216kHz的PCM采樣頻率和支持64倍和128倍DSD輸出；為全差分輸入；是低功耗：600mW(當(dāng)fs為48kHz時(shí)),660mW(當(dāng)fs為96kHz時(shí))；封裝型式汐為HTQFP-64。

　　*可在專業(yè)演播室設(shè)備、現(xiàn)場聲音處理、演播室錄音、、后期制作、特殊效果處理、數(shù)字錄音、無線電和電視廣播、樂器、高端家庭娛樂、DAD-Audio和超級(jí)音頻CD(SACD)上獲得應(yīng)用。

2.2面向無線傳聲器和便攜式應(yīng)用的低功耗、寬動(dòng)態(tài)范圍、24位音頻ADC

　　PCM4201是專為便攜式應(yīng)用(諸如既要求寬動(dòng)態(tài)范圍也要求低功耗的數(shù)字無線傳聲器和電池供電型錄音設(shè)備等)而設(shè)計(jì)的低功耗、24位、A∑型音頻單通道ADC。該器件具有24位線性PCM數(shù)據(jù)輸出以及與DSP兼容的數(shù)據(jù)格式和數(shù)宇音頻接口發(fā)送器。

　　動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)112dB(A加權(quán))；THD+N為-105dB；低功率模式中的功耗僅39mW；具有可用于消除DC分量的數(shù)字高通濾波器；是音頻串行端口：主控器或從屬模式操作，24位線性PCM輸出數(shù)據(jù)，左對齊／DSP兼容型數(shù)據(jù)格式；具有三種采樣模式：標(biāo)準(zhǔn)模式高達(dá)fs=48kHz條件下的低功率操作(采用64倍過采樣)，標(biāo)準(zhǔn)模式高達(dá)fs：=8kHz條件下的高性能操作(采用128倍過采樣)，倍速模式高達(dá)fs=96kHz條件下的操作(采用64倍過采樣)；電源電壓為+5V(模擬)、+1.8V至+3.3V(數(shù)字)；封裝型式為16引腳TSSOP。

　　*在數(shù)字無線傳聲器、便攜式數(shù)字錄音機(jī)、電池供電型音頻處理設(shè)備等方面均可適用。

2.3高性能,24位21KHz四通道異步采樣速率轉(zhuǎn)換器

　　SRC4194是四通道、異步采樣速率轉(zhuǎn)換器(ASRC)，專為專業(yè)和廣播音頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)。SRC4194集寬輸入至輸出采樣比、出眾的動(dòng)態(tài)范圍和超低失真于一身。輸入和輸出串行端口支持最常用的音頻數(shù)據(jù)格式以及時(shí)分多工(TDM)格式。這使得SRC4194能夠與各種音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字音頻接收器和發(fā)送器以及DSP相連。SRC4184是SRC4194的128dB版本。

　　*其主要特點(diǎn)：具有輸入至輸出采樣比的自動(dòng)檢測；寬輸入至輸出采樣范圍為16：1至1：16；可支持高達(dá)212kHz的輸入和輸出采樣速率；其動(dòng)態(tài)范圍：144dB(-60dBFS輸入，帶寬為20Hz至fs／2)；而THD+N為-104dB(0dBFS輸入，帶寬=20Hz至fs／2)；又有高性能、線性相位數(shù)字濾波和優(yōu)于140dB的阻帶衰減；靈活的音頻串行端口,即主控器或從屬模式操作、支持I2C、左對齊、右對齊和TDM(時(shí)分多路復(fù)用器)數(shù)據(jù)格式、TDM模式允許對多達(dá)4個(gè)器件進(jìn)行菊鏈?zhǔn)竭B接；封裝型式為TQFP-64

　　*在數(shù)字調(diào)音臺(tái)、、數(shù)字音頻工作站、播音室設(shè)備、通用型數(shù)字音頻處理等埸合均可適用。

2.4PCM2402在便攜式數(shù)字錄音機(jī)上的應(yīng)用。

2.5低功耗。高集成度立體聲音頻編解碼器

　　TLV320AIC32/33是用于各種便攜式音頻設(shè)備的高集成度、低功耗立體聲編解碼器。TLV320AIC33包括10個(gè)模擬輸入引腳和7個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器，面向蜂窩電話應(yīng)用。TLV320AIC32具有與TLV320AIC33的軟件兼容性，并包括立體聲頭戴式耳機(jī)和線路輸出驅(qū)動(dòng)器以及單聲道500mW、8Ω揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。

　　*其主要特點(diǎn)為：立體聲ADC(103dB)和ADC(92dB)；可支持高達(dá)96kSPS的采樣速率；

　　是103dB立體聲重放(14mW功耗)；立體聲頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器和500mW、8Ω揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器；具有立體聲傳聲器前置放大器和硬件自動(dòng)增益控制；又有用于實(shí)現(xiàn)靈活的音頻時(shí)鐘發(fā)生的集成PLL；為可編程數(shù)字音頻低音/高音/EQ(均衡)和3D音效；模擬輸入可被配置為單端型或全差分型；具有DSP和TDM模式的雙I2C/PCM總線架構(gòu)；具有用于在蜂窩電話系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)至多個(gè)器件的簡易型連接的10個(gè)模擬輸入、7個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器。

　　*在應(yīng)用蜂窩電話及智能型電話、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、MP3和便攜式媒體播放機(jī)及PDA上均可應(yīng)用。

3、話音頻帶編碼器選用

　　面向無線通信、VolP(Voice over internet protocol,即采用IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)語音通信)、遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)、免提式成套工具、數(shù)字手機(jī)/頭戴式耳機(jī)、話音識(shí)別和助聽?wèi)?yīng)用的、門類寬泛的低功耗、高集成先進(jìn)話音編碼解決方案。16位線性DSP編解碼器在話音數(shù)字化和至DSP的串行接口中提供了極高的性能和極大的靈活性。PCM編解碼器以8kSPS的采樣速率在話音上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的A律/μ律編碼(ADC)和解碼(DAC)。

　　低功耗，高集成度、可編程16位、26kSPS，雙通道CODEC

　　TLV320AIC20K是低成本、高性能、雙通道話音編解碼器。它具有兩個(gè)16位模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換通道和兩個(gè)16位數(shù)字—模擬(D/A)轉(zhuǎn)換通道，可通過可編程模擬交叉點(diǎn)與手機(jī)、頭戴式耳機(jī)、揚(yáng)聲器、傳聲器或用戶線相連。

　　*其主要特點(diǎn)為；立體聲16位過采樣厶∑型ADC/DAC；具有可編程采樣速率高達(dá)最大26kSPS(采用片上IIR/FIR濾波器),最大104kSPS(采用IIR/FIR濾波器進(jìn)行旁路)；在13kHz帶寬內(nèi)，片上FIR產(chǎn)生了84dB SNR(信噪比,對于ADC)和92dBSNR(對于DAC)；

　　其主機(jī)端口為二線式接口、可選I2C或S2C；是差分和單端模擬輸入/輸出；能與常用的TMS320TMDSP系列和微控制器電源完全兼容,即1.65V-1.95V數(shù)字內(nèi)核、1.1V-3.6V數(shù)字I/O及2.7V～3.6V模擬。

　　*可在無線附件、免提式車載成套工具、VolP及電纜調(diào)制解調(diào)器上應(yīng)用。

4、結(jié)束語

　　上述觸摸屏控制器與音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器只是幾種典型、常用之系列，應(yīng)該說均屬于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口之類，只是應(yīng)用埸合的不同，即或人機(jī)對話或音頻轉(zhuǎn)換等，其選擇指南，應(yīng)根據(jù)設(shè)備與功能及指標(biāo)的需要而決定。