ADAU1702音频处理器：音频处理的强大解决方案

在音频处理领域，一款高性能、功能丰富的音频处理器至关重要。今天我们就来深入了解一下Analog Devices的ADAU1702，这是一款28 - /56位音频处理器，具备诸多出色特性，能为各类音频应用提供强大支持。

文件下载：ADAU1702.pdf

一、产品特性

（一）高性能处理能力

ADAU1702拥有28 - /56位、25 MIPS的数字音频处理器核心。28位×28位乘法器搭配56位累加器，可实现全双精度处理，在音频处理中能提供高精度和出色的低电平信号性能，就像给音频处理加上了精准的“放大镜”，让每一个音频细节都能清晰展现。

（二）出色的ADC和DAC性能

它配备2个ADC和4个DAC。ADC的信噪比（SNR）达100 dB，总谐波失真加噪声（THD + N）为 - 83 dB；DAC的SNR为104 dB，THD + N为 - 90 dB。如此优秀的指标，能确保音频信号在转换过程中尽可能减少失真和噪声，还原出高质量的音频。

（三）灵活的操作模式

ADAU1702支持完全独立运行，可通过串行EEPROM自启动。还配备辅助ADC和4输入多路复用器用于模拟控制，以及GPIO用于数字控制和输出，为不同的应用场景提供了极大的灵活性。

（四）便捷的编程方式

借助SigmaStudio图形工具，用户可以轻松对其进行编程。该工具允许用户通过图形化的方式配置自定义信号处理流程，就像搭积木一样，将各种功能模块组合起来，实现所需的音频处理功能。

（五）丰富的时钟选项

具备时钟振荡器，可从晶体生成主时钟；还有PLL，能从64 × fs、256 × fs、384 × fs或512 × fs时钟生成主时钟，满足不同应用对时钟的需求。

（六）灵活的串口数据端口

其串口数据输入/输出端口支持I2S兼容、左对齐、右对齐和TDM模式，最高支持192 kHz的采样率，方便与各种外部设备进行连接和数据传输。

（七）电压兼容性

片上电压调节器使其能与3.3 V系统兼容，简化了系统设计，降低了设计成本。

二、应用领域

ADAU1702的应用范围十分广泛，涵盖了多媒体扬声器系统、MP3播放器扬声器基座、汽车主机、迷你组件立体声、数字电视、工作室监视器、扬声器分频器、乐器效果处理器以及飞机/长途客车的座椅内音响系统等多个领域。在这些应用中，它都能凭借其出色的性能，提升音频质量，为用户带来更好的听觉体验。

三、技术细节分析

（一）模拟性能

在模拟性能方面，ADC输入具有2通道立体声输入，分辨率为24位，满量程输入为100 μA rms。其信噪比、动态范围、总谐波失真加噪声等指标都表现出色。DAC输出有4个通道，同样具备高分辨率和优秀的音频指标。此外，电压参考和辅助ADC也有相应的性能参数，这些参数共同保证了音频信号在模拟部分的高质量处理。

（二）数字输入/输出

数字输入/输出部分规定了输入电压、输入泄漏电流、输出电压等参数。例如，输入电压高为2.0 V到IOVDD，输入泄漏电流在不同情况下有相应的限制，这些参数确保了数字信号的稳定传输。

（三）电源

电源方面，模拟电压为3.3 V，数字电压为1.8 V，PLL电压为3.3 V，IOVDD电压为3.3 V。不同状态下的电源电流和功耗也有明确的规定，在设计电源电路时需要充分考虑这些因素，以确保处理器的稳定运行。

（四）PLL和振荡器

PLL的工作范围为MCLK_Nom - 20%到MCLK_Nom + 20%，锁定时间最长为20 ms。晶体振荡器的跨导为78 mmho，这些参数对于时钟的稳定性和准确性至关重要。

（五）调节器

调节器能将DVDD电压稳定在1.7 - 1.84 V之间，为数字电路提供稳定的电源。

（六）数字时序规格

详细规定了主时钟、串口、SPI端口、I2C端口以及多功能引脚和复位的时序参数。例如，主时钟在不同模式下有不同的周期要求，串口的各种信号有相应的脉冲宽度和延迟要求。这些时序参数是确保处理器正常工作的关键，在设计电路和编写程序时必须严格遵守。

四、初始化和操作

（一）初始化步骤

ADAU1702的初始化需要按照特定的步骤进行。首先要给芯片供电，然后等待PLL锁定，接着加载SigmaDSP程序和参数，设置寄存器（包括多功能引脚和数字接口），最后关闭转换器的默认静音，清除数据寄存器并初始化DAC设置寄存器。

（二）电源启动序列

芯片有内置的电源启动序列，在电源启动或从复位状态恢复时，会初始化所有内部RAM的内容。不同的MCLKI输入对应的初始化时间和总启动时间不同，在实际应用中需要根据具体情况进行等待，避免在启动期间对芯片进行读写操作。

（三）控制寄存器设置

为了使芯片正常工作，需要设置一些控制寄存器。例如，DSP核心控制寄存器（地址2076）的Bits[4:2]（ADM、DAM和CR）应设置为1，DAC设置寄存器（地址2087）的Bits[0:1]（DS[1:0]）应设置为01。

（四）程序/参数加载

在向程序或参数RAM写入大量数据时，为了避免音频输出出现杂音，应先禁用处理器核心。具体步骤包括设置核心控制寄存器的相关位来静音ADC和DAC、清零SigmaDSP累加器等，然后使用突发模式写入程序RAM和参数RAM，最后撤销相关位的设置。

五、音频处理模块

（一）音频ADC

ADAU1702的两个Σ - Δ ADC具有100 dB的信噪比和 - 83 dB的THD + N。由于是电流输入，需要在输入处使用电压 - 电流电阻，通过调整电阻值可以设置输入信号的电压水平。在不同采样率下，需要根据公式计算相应的电阻值，以确保ADC的正常工作。

（二）音频DAC

四个Σ - Δ DAC的信噪比为104 dB，THD + N为 - 90 dB，满量程输出为0.9 V rms。DAC采用反相配置，如果不希望信号反相，可以通过输出滤波器或在SigmaDSP程序中进行调整。DAC输出可以使用有源或无源重建滤波器进行滤波，不同的滤波器会对音频性能产生不同的影响。

六、控制端口

（一）控制模式

ADAU1702支持I2C控制、SPI控制和自启动（无外部控制器）三种控制模式。可以通过设置SELFBOOT引脚和CLATCH/WP引脚来选择不同的控制模式。

（二）I2C端口

I2C端口是一个2线串行总线，ADAU1702在I2C模式下作为从设备。通过ADDR0和ADDR1引脚设置从设备地址，支持突发模式寻址，方便写入大量数据。在数据传输过程中，需要遵循特定的起始、停止条件和应答规则。

（三）SPI端口

默认情况下，ADAU1702处于I2C模式，通过拉低CLATCH/WP引脚三次可以将其切换到SPI控制模式。SPI端口使用4线接口，作为从端口工作。在SPI事务中，需要注意芯片地址、子地址和数据字节的格式。

（四）自启动

当SELFBOOT引脚设置为高电平时，ADAU1702可以从外部EEPROM加载程序和参数，实现自启动。EEPROM的最大必要大小为6688字节，数据格式包含特定的消息类型。在自启动模式下，还支持写回功能，可将接口寄存器的内容写入EEPROM。

七、信号处理和编程

（一）信号处理

ADAU1702能够提供立体声或多声道播放系统中常用的所有音频信号处理功能。信号处理流程可以使用SigmaStudio软件进行设计，该软件允许图形化输入和实时控制所有信号处理功能。许多信号处理函数采用56位双精度算术数据进行编码，输入和输出字长为24位，处理器使用额外的4位余量来避免内部削波。

（二）编程

芯片在启动时默认程序会将未处理的输入信号传递到输出，但输出默认静音。可以使用SigmaStudio图形工具对其进行编程，无需编写行级DSP代码，降低了编程门槛。

八、RAM和寄存器

（一）RAM

包括参数RAM和程序RAM，参数RAM为32位宽，可通过直接读写或安全加载写入的方式进行操作；程序RAM为40位宽，同样支持直接读写。数据RAM用于存储音频数据字，用户不能直接从控制端口访问。

（二）寄存器

有多种控制寄存器，如接口寄存器、GPIO引脚设置寄存器、辅助ADC数据寄存器、安全加载数据寄存器等。每个寄存器都有特定的功能和位定义，通过设置这些寄存器可以实现对芯片的各种控制。

九、布局和应用建议

（一）布局建议

在布局时，应将ADC输入电压 - 电流电阻和ADC电流设置电阻尽可能靠近输入引脚，所有100 nF旁路电容器应靠近芯片放置，晶体振荡器电路的走线应尽可能短，以减少杂散电容的影响。同时，建议使用单一接地平面，将模拟信号路径的组件与数字信号分开。

（二）典型应用原理图

文档中提供了自启动模式、I2C控制和SPI控制的典型应用原理图，这些原理图为实际应用提供了参考，工程师可以根据具体需求进行调整和优化。

总之，ADAU1702是一款功能强大、性能出色的音频处理器，在音频处理领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计音频系统时，可以充分利用其特性和功能，实现高质量的音频处理。你在使用ADAU1702的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。