CRD48L10-4in4out评估板：音频DSP系统的全面解析

在音频处理领域，Cirrus Logic的CRD48L10-4in4out评估板为工程师们提供了一个强大的平台，用于评估CS48L10 DSP及相关模拟半导体在完整音频子系统中的性能。今天，我们就来详细探讨一下这款评估板的各个方面。

文件下载：CRD48L10-4IN4OUT.pdf

1. 评估板概述

1.1 需求与配置

使用CRD48L10-4in4out评估板，我们需要满足一些基本要求。PC方面，需要运行Microsoft Windows (XP^{TM}) 或Windows 7™操作系统，并且具备USB 2.0支持。软件上，需要Cirrus DSP软件开发工具包。硬件方面，需要数字或模拟音频源，如DVD播放器、带有数字音频卡的PC，还需要用于音频播放的扬声器或耳机。在布线方面，数字音频输入需要TOSLINK光学或同轴电缆，模拟音频输入则需要1/8”立体声插头麦克风或线路输入电缆。

评估板套件包含了多种组件，如Cirrus Logic CRD48L10板、MCU用户界面板、CDB-MCU-DEBUG板，以及各种电缆和适配器。这些组件共同构成了一个完整的音频评估环境。

1.2 主板主要组件

主板上的主要组件包括CS48L10 DSP、CS42L73超低功耗编解码器、CS35L01单声道D类放大器、CS8416 S/PDIF接收器、CS8406 S/PDIF发射器以及Silicon Labs™ C8051F930 MCU。其中，Silicon Labs MCU负责处理SPI、I²C和GPIO以控制板上组件。通过将CDB-MCU-DEBUG加密狗连接到JP2头，还可以实现对DSP的USB控制。

2. 输入输出规格

2.1 音频输入

评估板提供了多种音频输入方式：

• 模拟线路输入：使用1/8英寸（3.5mm）立体声母头连接器，绝对最大信号电平为+2.1 V，绝对最小信号电平为–0.3 V，满量程幅度（PGA VOL = 0 dB）为1.44 Vpp。
• 模拟麦克风输入：同样是1/8英寸（3.5mm）立体声母头连接器，不同增益设置下有不同的满量程幅度。
• 光数字输入：采用光纤迷你TOSLINK RX用于数字音频。
• 同轴数字输入：1/8英寸（3.5mm）立体声母头连接器，绝对最大信号电平为+3.6 V。
• 数字麦克风输入：0.1英寸公头连接器。
• I2S数字输入：0.1英寸公头连接器，绝对最大信号电平为+6.5 V。

2.2 音频输出

音频输出也有多种选择：

• 模拟线路电平输出：1/8英寸（3.5mm）立体声母头连接器，满量程输出为2.9 Vpp。
• 耳机输出：1/8英寸（3.5mm）立体声母头连接器，满量程输出为1.5 Vpp，功率为2x 17 mW（(THD+N=-60 ~dB)），最小负载为16欧姆。
• 耳麦输出：100-MIL公头（2x1），满量程差分输出为2.3 Vpp（数字音量 = –2.5 dB），功率为0.51 W（(THD+N=-60 ~dB)），最小负载为16欧姆。
• 扬声器电话左输出：100-MIL公头（2x1），满量程差分输出为5.8 Vpp（数字音量 = –5.5 dB），功率为0.53 W（(THD+N=-62 ~dB)），最小负载为8欧姆。
• 扬声器电话右输出：100-MIL公头（2x1），满量程差分输出为7.2 Vpp（数字音量 = –3.5 dB），功率为1.0 W（(THD+N=-74 ~dB)），最小负载为4欧姆。
• I2S数字输出：100-MIL公头（6x2），最大信号电平为+V_PROBE。

2.3 数字控制探测点

这些探测点用于对DSP和编解码器进行控制和调试，包括DSP控制、DSP调试、DSP中断、编解码器复位、编解码器I2C、编解码器中断和主时钟等。每个探测点都有特定的连接器类型和信号电平要求。

2.4 其他接口

评估板还提供了USB电源输入、输入按钮（S1）、MCU用户界面头、按钮和旋钮、MCU调试C-2编程头以及电流测量点等接口。其中，输入按钮S1用于改变音频输入源，按钮和旋钮用于控制MCU。

3. 独立模式

3.1 S1按钮控制（无LCD）

在这种模式下，我们可以通过S1按钮选择音频输入源。默认情况下，会从板载FLASH U9播放MP3。按下S1按钮，输入源会在FLASH、LINE IN、MIC 1 & 2、S/PDIF之间循环切换。每个输入源都有相应的LED指示灯，除了FLASH播放时没有输入LED亮起。

3.2 MCU UI控制

当使用MCU用户界面板时，可以进行更复杂的配置。上电后，LCD会显示当前板载C8051F930 MCU的版本。MCU会尝试从SPI FLASH读取微电容图像，如果失败会显示“DSP Boot Failed!”。通过按钮和旋钮，我们可以在多个菜单中进行选择，包括项目菜单、快照菜单、音频输入源菜单、时钟源菜单和I2C控制源菜单。

4. 快速启动

4.1 跳线设置

部分100-MIL公头需要安装分流器才能使评估板正常工作。默认的跳线设置包括P15、P16安装以提供+1v8电源，J8、J9、P2安装以提供+1v0电源。

4.2 供电

评估板通过USB1连接器供电，可以使用USB-A到USB Mini-B电缆从PC或USB充电适配器获取电源。不过，USB1连接器不提供对评估板的USB控制。

4.3 音频监控

默认情况下，评估板的所有音频输出都是活动的。我们可以将任意输出连接到具有兼容阻抗特性的扬声器或耳机上进行音频监控。

4.4 音频输入源选择

可以使用S1按钮或旋钮来选择音频输入源，具体输入选项在前面的独立模式部分已经介绍过。

4.5 USB控制

要实现对评估板的USB控制，需要将CDB-MCU-DEBUG板连接到JP2。

5. 使用DSP Composer™

通过CDB-MCU-DEBUG板，我们可以使用DSP Composer™应用程序控制评估板。评估板有三个.cpa启动项目，分别是模拟直通项目、S/PDIF直通项目和S/PDIF + LINE-IN项目。

6. 更新MCU图像

6.1 检查MCU代码版本

上电时，MCU会显示其代码版本。我们可以将板上的MCU代码版本与SDK中包含的版本进行比较，以确定是否需要更新。

6.2 编程MCU

通过点击“Start > All Programs > CirrusDSP > CS48LXX > Program crd48l10_rev_0xHHHH.hex”启动批处理文件，按照提示连接电缆并按下任意键，即可完成MCU的编程。

7. 创建和加载FLASH图像

7.1 生成可交付成果

使用micro-condenser创建独立二进制图像的过程包括打开所需的.cpa文件，验证音频输出，选择“Tools > Generate Deliverables”生成到指定文件夹，并重复此过程处理所有所需的.cpa文件。

7.2 创建闪存图像并编程

通过打开CDM，在控制台中运行相关脚本创建闪存图像文件，并验证编程是否成功。

8. 编程MP3 FLASH

按照CDB-MCU-DEBUG控制器用户手册中的说明配置评估板，在命令控制台中运行“program_spi_flashA.bat ”脚本，将MP3图像编程到FLASH中。编程完成后，控制台应显示“Image validated by read/compare”。

9. 主引导使用

9.1 SPI主引导

在DSP Composer中，设置“Board comm mode”为“Master SPI”，选择适当的SCP模式，确保选中“Use JP2 board control header”复选框，选择闪存类型，然后按下“Go”，即可完成闪存编程和主引导。

9.2 I2C主引导

I2C主引导在CRD48L10_4in4out上不支持。

10. 外部控制

10.1 外部控制CS48L10 DSP

通过将TP15的9和10引脚短接，可以使用外部MCU配置DSP。控制接口的电压电平由+VPROBE电压轨控制，可以通过移动跳线J15进行调整。

10.2 外部控制CRD48L10-4in4out音频子系统

评估板上的其他组件，如CS42L73、CS8416、CS8406和板载振荡器，可以通过I2C总线进行配置。通过LCD菜单可以禁用板载振荡器。

11. 功率测量

评估板提供了电流测量点，可以测量CS48L10、CS42L73和整个评估板的电流。通过测量电压并使用相应的公式，可以将电压读数转换为电流值。

12. 使用模拟MEMS麦克风

评估板默认配置为与ECM麦克风配合使用。如果要使用模拟MEMS麦克风，需要移除J8和J9跳线。评估板包含两种类型的模拟MEMS子卡，用户可以安装匹配的麦克风并连接到评估板。

13. 与Telit GSM模块接口

Cirrus提供了一个特殊的适配器板，用于将CRD48L10的VSP端口连接到Telit无线模块，以模拟手机通信。

14. 设计文件

评估板的设计文件包含在crd48l10_4in_4out.exe安装程序中，包括原理图、布局、BOM等文件。

总之，CRD48L10-4in4out评估板为音频工程师提供了一个功能丰富、灵活可配置的平台，能够满足各种音频处理的评估和开发需求。大家在使用过程中遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享交流。