ADCx120EVM-PDK与PCMD3140EVM-PDK评估模块的全方位解读

在音频处理与开发领域，评估模块的性能与功能起着至关重要的作用。德州仪器（TI）的ADCx120EVM-PDK和PCMD3140EVM-PDK评估模块，为开发者提供了一个强大的测试与验证平台。今天，我们就来深入了解这两个评估模块的特点与使用方法。

文件下载：ADC3120EVM-PDK.pdf

评估模块概述

ADCx120EVM-PDK主要用于展示TLV320ADCx120系列设备的性能和功能，该系列涵盖了不同性能和功能的设备，如TLV320ADC3120、TLV320ADC5120、TLV320ADC6120等。PCMD3140则是该系列中仅支持数字麦克风的版本。它们各自有着不同的噪声性能，例如：	设备名称	SNR Without DRE (dB)	SNR With DRE (dB)
TLV320ADC3120	106	N/A
TLV320ADC5120	108	120
TLV320ADC6120	112	123
PCMD3140	127 (5th-order PDM)	N/A

硬件解析

硬件组成

评估套件由TLV320ADCx120EVB子板和AC - MB主板组成。主板负责为评估模块提供电源、控制信号和数字音频信号，子板则包含TLV320ADCx120设备及其输入连接。

AC - MB设置

音频串行接口设置

AC - MB可通过USB、光纤、立体声插孔和外部音频串行接口（ASI）头为评估模块提供数字音频信号。通过开关SW2可选择与TLV320ADCx120EVB接口的音频串行总线，旁边还有快速参考表用于识别音频串行接口源选项和开关设置。它有三种不同的操作模式：

• USB模式：串行接口时钟和数据由USB接口提供，采样率和格式由操作系统上的USB音频类驱动程序确定，默认设置为32位帧大小、48kHz采样率、BCLK和FSYNC比率为256，格式为时分复用（TDM）。
• 光纤或辅助模拟音频输入模式：串行接口信号由PCM9211数字收发器提供，它能从模拟输入或光纤输入向EVB发送数字数据，同时也能将EVB的数据通过光纤输出。在光纤输入连接时，LOCK LED必须亮起，PCM9211会根据光纤输入帧确定的格式传输音频串行接口时钟；若光纤输入未连接，则会捕获通过模拟输入提供的信号并传输给评估模块。此模式下音频串行接口格式固定为24位、48kHz、I2S模式。
• 外部模式：评估板的音频串行接口时钟通过连接器J7从外部源提供，这种架构允许使用外部系统与评估板通信，如不同的主机处理器或测试设备。此设置会隔离USB接口和PCM9211生成的时钟。

电源供应

整个EVM系统由单个5V电源供电，主板集成了不同的低压差稳压器（LDO），为板上的不同模块提供所需的电源。AC - MB既可以通过短路J5（USB POWER）使用主机计算机的USB 5V电源（VBUS）供电，也可以通过连接到J4（EXTERNAL POWER）的外部电源供电。评估模块的数字信号IOVDD电压由主板上的主电源（USB或外部）生成，可通过J3头选择1.8V或3.3V的电压。当主板完全供电且板载LDO的电源正常时，绿色POWER LED（D3）会亮起，USB READY LED则指示AC - MB与主机计算机之间已成功建立USB通信。

ADCx120EVM - PDK硬件设置

线路输入

在这种配置下，TLV320ADCx120通过J2（IN1）和J3（IN2）端子捕获音频信号，该模式下接受的输入是差分、2VRMS、满量程音频信号；若使用单端源，则支持1VRMS信号。

板载麦克风配置

ADCx120EVM - PDK配备了2个板载麦克风，分别是1个ICS - 40740模拟麦克风和1个T5818数字麦克风。可通过表2 - 1和图2 - 9所示的跳线设置，将ICS - 40740连接到IN1，T5818连接到IN2。MICBIAS用于为ICS - 40740供电，因此J8头必须设置为MICBIAS。在使用板载麦克风时，J2或J3不应有任何连接，以保证麦克风的性能。PCMD3140EVM - PDK仅包含T5818数字麦克风，但同样可以使用表2 - 1和图2 - 9中的脚本进行麦克风配置。

外部麦克风配置

TLV320ADCx120系列设备支持模拟和数字PDM输入，最多可支持2通道模拟输入或4通道数字PDM输入，也可以同时使用各种模拟和数字输入组合，最多支持2个模拟输入和2个数字输入。单端或差分模拟输入可应用于以下引脚对：IN1P、IN1M、IN2P_GPI1、IN2M_GPO1；数字PDM输入可应用于以下引脚：IN2P_GPI1、MICBIAS_GPI2、GPIO1；PDM时钟也可以在IN2M_GPO1、GPIO1引脚上输出。在EVM上，可通过J1、J2、J3和J10端子访问这些引脚。

软件使用

软件套件概述

德州仪器的PurePath™ Console 3（PPC3）图形开发套件是许多TI音频产品的开发平台，它简化了音频产品开发过程中的评估、配置和调试流程。

软件安装步骤

安装PurePath Console 3

需先安装PPC3，可访问www.ti.com/tool/PUREPATHCONSOLE并请求访问。打开PPC3安装程序后，按照安装向导的说明进行操作。

安装ADCx120EVM GUI

在第3.1节选择的GUI安装目录中打开PPC3应用程序，点击TLV320ADCx120应用程序磁贴。该GUI设计为最多可同时处理四个设备，选择1个设备单选按钮并点击“New”。打开GUI后会显示在音频配置选项卡上，在更改任何参数之前，需检查PPC3窗口的左下角，以确认EVM是否已连接。若未检测到EVM，文本将显示“ADCx120 offline”；若检测到EVM，则会出现“Connect”按钮，点击该按钮可连接硬件，连接成功后按钮将变为“Disconnect”，此时设备即可进行配置。

GPIO1设置

GPIO1引脚可配置多种不同功能，默认情况下，EVM将GPIO1连接到中断LED，以匹配TLV320ADCx120设备的默认GPIO1配置。当发生IRQ时，如VAD配置为在语音检测时生成中断，板上的INTERRUPT LED会亮起。若要将GPIO1用于其他功能，可能需要对安装的0Ω电阻进行修改。

操作模式与快速启动

主模式操作

若要使ADCx120EVM - PDK在主模式下运行，需将AC - MB上的S1和S0设置为“External ASI”。由于设备没有专用的MCLK引脚，主时钟可以应用于GPIO1、IN2P_GPI1或MICBIAS_GPI2。但由于GPI1和GPI2是与模拟输入和MICBIAS共享的多功能引脚，将它们用作MCLK输入会限制设备的功能，因此建议使用GPIO1引脚作为MCLK。若要将GPIO1用作MCLK，MCLK信号必须通过J10端子或AC - MB板上的“External ASI”头与其他时钟一起提供。若使用“External ASI”头，需要在EVM上的R11处安装一个0Ω电阻（默认未安装）。

快速启动流程

首先，将AC - MB配置为USB音频（TDM），将TLV320ADCx120EVB配置为板载麦克风输入。GUI附带了预设文件，可用于轻松进行初始设置。在GUI的右上角选择“Load preset”选项，加载“On Board Microphone”设置，并确保按照表2 - 1中的说明设置跳线。确保为MIC偏置电压选择AVDD并上电。TLV320ADCx120的默认状态为待机模式，除通道数字音量外，所有设备配置都必须在待机模式下完成，待机模式下该设备不提供数字音频输出。启用活动模式后，任何在活动模式下不可配置的控件将变为灰色，当设备退出活动模式时，这些控件可以再次更改。最后，就可以使用任意音频程序在PC上捕获音频了。

配置音频串行总线与保存配置

配置I2S输出

TLV320ADCx120具有高度灵活的音频串行总线，默认格式为TDM，但可以使用GUI将数据格式更改为I2S。要配置TLV320ADCx120EVM以实现16位、48kHz的2通道I2S输出到USB音频，需先按照上述步骤将AC - MB配置为USB音频，然后选择音频串行总线选项卡，在ASI格式配置窗格中将协议格式更改为I2S，字长更改为16位。当在GUI中将协议格式更改为I2S时，AC - MB上的USB音频处理器也会将音频格式更改为I2S。GUI会读取ASI状态寄存器（第0页寄存器0x15），提供检测到的采样率以及BCLK和FSYNC比率，也可以通过点击时钟监视器窗格中的“Read”按钮手动读取ASI状态寄存器。将通道2的插槽分配更改为右插槽0，窗口顶部的图表将更新以显示所选的数据格式和插槽。此时，AC - MB USB音频在I2S模式下每条数据线仅支持两个通道，BCLK和FSYNC比率固定为64，EVM即可与任意音频录制程序配合使用。

保存与加载配置

若要保存配置，点击PPC3窗口的左上角并选择“Save”，配置将保存为.ppc3文件。若要加载已保存的配置，点击PPC3窗口的左上角并选择“Open”，导航到保存的.ppc3文件的位置，然后点击“Open”。

原理图与物料清单

ADCx120EVM - PDK

该部分提供了ADCx120EVM - PDK的原理图和物料清单（BOM），原理图展示了其电路结构，物料清单详细列出了各个元件的设计编号、数量、值、描述、封装参考、零件编号和制造商等信息，为开发者进行硬件设计和维护提供了重要参考。

AC - MB

同样提供了AC - MB的原理图和物料清单，为开发者了解主板的电路结构和元件组成提供了详细信息。

Matlab音频捕获示例

可以使用Matlab控制AC - MB的驱动程序进行一些自动化测试，示例代码展示了如何使用Matlab从AC - MB捕获音频，此示例需要Audio Toolbox™。

ADCx120EVM - PDK和PCMD3140EVM - PDK评估模块为音频开发者提供了一个全面的测试和开发平台。通过深入了解其硬件设置、软件使用、操作模式等方面的知识，开发者可以更好地利用这些评估模块进行音频产品的开发和优化。你在使用这些评估模块时遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。