探索 TLV320AIC10/11 EVM：功能、硬件与软件全解析

一、引言

在电子设计领域，评估模块（EVM）是我们了解和测试新器件的重要工具。今天，我们就来深入探讨一下 Texas Instruments 推出的 TLV320AIC10/11 EVM。这个 EVM 为我们提供了一个评估 AIC10/11 设备各种操作模式和应用的平台，对于从事音频处理、通信等领域的电子工程师来说，具有很高的实用价值。

文件下载：TLV320AIC10EVM.pdf

二、TLV320AIC10/11 EVM 概述

（一）特点

TLV320AIC10/11 EVM 是一块子板，可直接插入 TI 的 TMS320C5402 DSK（DSP 入门套件）板的外设连接器。板上搭载了两个 TLV320AIC10/11 芯片，并且预留了六个芯片的焊盘位置。这两个芯片是模拟接口电路（AIC），也被称为调制解调器编解码器，具有 16 位分辨率，最高采样速度可达 22 千样本每秒（KSPS）。它们可以与 TI 的 TMS320C5402 数字信号处理器（DSP）或其他具有多通道缓冲串口（McBSP）或同步串行外设接口（SPI）的 DSP 或微处理器配合使用。如果想了解 TLV320AIC10/11 的详细规格和应用，可以参考 TI 的相关数据手册。

（二）设备框图

1. TLV320AIC10/11 设备框图 该设备包含模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）数据路径。ADC 数据路径包括用于输入信号调理的运算放大器、输入多路复用器、抗混叠滤波器、可编程增益放大器、Sigma - Delta ADC 和抽取滤波器。DAC 数据路径则由插值滤波器、Sigma - Delta DAC、低通重建滤波器、可编程增益放大器和输出传输运算放大器组成。此外，还包含 DSP 接口电路、带隙电压基准和时钟发生器/控制电路。每个 AIC10/11 设备有四个控制寄存器（CR），需要进行适当配置才能正常工作。
2. EVM 框图 TLV320AIC10/11 EVM 系统有四个功能部分：
   • AIC10/11 设备及支持电路：板上有两个 AIC10/11 设备，预留六个的位置，还有与所有 AIC10/11 设备接口的设置、配置和复位电路。
   • 模拟接口及支持电路：为两个已安装的 AIC10/11 设备各配备两个模拟输入调理和缩放电路，以及一个模拟输出驱动电路。
   • 数字接口及支持电路：EVM 板到 TMS320C5402 DSK 主板的 80 针连接器是主要的数字接口电路。
   • 电源电路：通过配置板上的跳线，EVM 板的电源可以由主板或外部电源提供。

三、物理描述

（一）EVM 板布局

通过 EVM 板布局图，我们可以看到用户可配置的组件位置，如连接器、跳线、开关和按钮，以及主要半导体芯片和 LED 的位置。

（二）EVM 连接器描述

文档详细列出了所有连接器的信息，包括电话插头、电源连接器、输出连接器和与主板连接的 80 针连接器等。不同的连接器有不同的引脚定义和用途，例如电源连接器用于提供不同电压的电源，输出连接器用于连接扬声器等外部设备。

（三）EVM 跳线描述

EVM 板上有 28 个用户可配置的跳线，用于实现设计和应用的最大灵活性。每个跳线都有其特定的功能和默认位置，例如设置 AIC10/11 设备的主从模式、选择电源来源等。此外，还有与六个未安装的 AIC10/11 设备相关的 18 个跳线的焊盘位置。

（四）EVM 开关描述

开关阵列 SW2 用于将六个未安装的 AIC10/11 设备连接到所有数字数据、控制和配置信号，当开关打开时，这些设备就可以与其他电路进行通信。

（五）EVM 复位按钮

按下按钮 SW1 可以手动复位板上所有的 AIC10/11 设备，这在调试和故障排除时非常有用。

（六）EVM LED 描述

U1 和 U2 的 FLAG 引脚分别控制 LED D2 和 D3。FLAG 是 AIC10/11 设备的数字输出，可以通过软件驱动编程使 LED 闪烁，从而指示 AIC10/11 与 DSP 之间的通信是否正常。

（七）EVM 板电源供应

AIC10/11 EVM 板需要三个独立的直流电源，这些电源可以来自 TMS320C5402 DSK 主板或外部电源。两个模拟电源分别用于 DAA 电路和扬声器输出驱动，以及其他 EVM 模拟电路。一个直流电源用于 EVM 数字电路，通过设置跳线可以选择使用 AIC10 或 AIC11 设备，不同的设备对数字 I/O 电源的要求不同。

四、操作模式

（一）EVM 操作模式

TLV320AIC10/11 设备有主模式和从模式两种操作模式。主设备会生成移位时钟（SCLK）和帧同步信号（FS）并发送给从设备，从设备则使用外部的 SCLK 和 FS 信号。EVM 板上的两个 AIC10/11 设备可以配置为两个独立的主设备或从设备，与 TMS320C5402 DSK 上的 McBSP0 和 McBSP1 接口，也可以级联连接到 McBSP0。

（二）AIC10/11 主模式

当 AIC10/11 设备的 M/S 引脚拉高时，设备被配置为主模式。主设备会生成 SCLK 和 FS，其 SCLK 的频率与级联的 AIC10/11 设备数量和时钟频率分频器 N 有关，N 是可编程的，默认值为 32。

（三）AIC10/11 从模式

当 M/S 引脚拉低时，AIC10/11 设备被配置为从模式。在从模式下，设备接收来自主设备的 SCLK 和 FS 作为输入信号。

（四）其他基本配置

除了主从模式配置外，还需要一些基本配置电路来支持 AIC10/11 设备的正常运行，如帧同步模式配置电路、电源关断生成电路和复位生成电路等。

五、模拟和数字接口

（一）模拟接口电路

1. 输入偏移转换器电路：EVM 板有两个输入偏移或偏置转换器电路，通过连接器 J7 和 J8 接收外部模拟输入信号。这些电路使用 TI TLV2462 运算放大器，将单端输入信号转换为差分信号，并且信号范围在 0 V 到 AVDD 之间，偏移中心为 VMID。
2. DAA 接口：通过连接特定的跳线，可以使 CODEC U1 和 U2 与数据访问安排（DAA）芯片 U11 接口，实现与公共交换电话网络（PSTN）的通信。
3. 麦克风接口：AIC10/11 设备 U2 的内置接收器运算放大器电路可以通过用户编程与麦克风输入 J12 接口。需要注意的是，VMID 输出引脚的最大电流不能超过 5 mA。
4. 扬声器接口：AIC10/11 U1 和 U2 的 DAC 信号可以输出到 EVM 板上的两个扬声器驱动器。通过设置跳线，可以将设备的模拟输出路由到相应的扬声器驱动器，用户可以将外部扬声器连接到 J5 和 J6。

（二）数字接口电路

1. C5402 DSK McBSP 接口：EVM 板上的 AIC10/11 设备 U1 和 U2 通过 80 针连接器 J10 连接到 C5402 DSP 的 McBSP 端口，实现数据的传输和通信。
2. 主机接口：主要用于 AIC 设备的直接配置。通过跳线 W20 可以选择串行数据输入源，来自主板 DSK McBSP1 或外部源。
3. MCLK 选择：EVM 板包含一个 8.2 MHz 的板载晶体振荡器，可以通过安装跳线 W14 选择使用板载振荡器或 DSP 系统时钟（CLKOUT）作为主时钟源（MCLK），也可以移除跳线并连接外部时钟作为 MCLK。
4. AIC10/11 设备数字配置：通过数字信号配置和控制电路，可以对两个 TLV320AIC10/11 设备的操作和模式进行配置，包括主从模式和级联模式的设置等。

六、软件驱动

（一）可用软件版本

可以从 TLV320AIC10/11 开发工具网站下载三个软件版本，分别是 AIC10 EVM 测试软件、TLV320AIC10/11 插件 for Code Composer Studio 和 AIC10/11 EVM 软件驱动及应用示例。

（二）AIC10 EVM 测试软件

包含了用于单个主编解码器和主/从级联的代码。其中有多个 C54xx 软件子程序，例如 AIC10_DTMF.C 用于生成双音多频（DTMF）信号，还包含 McBSP0 和 McBSP1 的中断服务程序。这些子程序经过了 TI 代码编辑器的测试，展示了如何编程 C54xx DSK 来控制 AIC10/11 - EVM 上的主 U1 和从 U2 的级联。

（三）TLV320AIC10/11 插件 for Code Composer Studio

该插件有两个示例，分别是拨号音和采样。拨号音示例展示了 AIC10/11 驱动的写块功能，根据电话号码生成一系列拨号音并输出到主输出。采样示例展示了 AIC10/11 驱动的读块功能，从主和从 AIC10/11 读取一块样本并存储在 DSP 内存中。使用时需要注意编译器版本可能会影响程序的运行，可能需要调整与 McBSP 代码相关的流水线延迟。

（四）AIC10/11 EVM 软件驱动及应用示例

新开发的软件驱动包括基本的 DSP McBSP 和 AIC10/11 软件初始化或配置程序，还应用了即插即用算法来实现 AIC10/11 硬件配置的自动识别和控制寄存器的配置。系统驱动程序使用 TMS320C54x 汇编语言编写。此外，还开发了一些应用示例，如 DTMF 音调生成程序、安全语音转换程序、回声消除程序和 VoIP 程序等，这些示例可以帮助用户评估、测试和应用这些设备。

七、PC 板和物料清单

（一）印刷电路板

文档展示了 TLV230AIC10/11 EVM 的印刷电路板的顶层、底层以及各层的布局图，这些图对于理解电路板的结构和布线非常有帮助。

（二）物料清单

详细列出了 EVM 板的所有组件信息，包括参考编号、使用数量、部件类型、封装、描述和装配状态等。从电阻、电容、二极管到各种芯片和连接器，都有明确的规格和型号，这为电路板的制作和维修提供了重要的参考。

八、总结

通过对 TLV320AIC10/11 EVM 的详细介绍，我们可以看到它在硬件设计和软件驱动方面都提供了丰富的功能和灵活的配置选项。无论是对于音频处理、通信还是其他相关领域的工程师来说，这个 EVM 都是一个很好的测试和开发平台。在实际应用中，我们可以根据具体的需求对硬件和软件进行适当的配置和调整，以实现最佳的性能。同时，对于一些关键的参数和配置，我们需要仔细研究和理解，比如主从模式的设置、电源供应的选择、软件驱动的使用等，这些都可能会影响到系统的正常运行。那么，在你的项目中，你是否会考虑使用 TLV320AIC10/11 EVM 呢？欢迎在评论区分享你的想法。