探索TLV320AIC3106EVM与TLV320AIC3106EVM - PDK：音频编解码器评估模块的深度剖析

在音频处理领域，一款优秀的评估模块能为工程师们提供极大的便利，帮助他们快速验证设计思路，加速产品开发进程。今天，我们就来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的TLV320AIC3106EVM和TLV320AIC3106EVM - PDK，看看它们究竟有哪些独特之处。

文件下载：TLV320AIC3106EVM.pdf

一、EVM概述

1.1 特性亮点

TLV320AIC3106EVM是一款功能齐全的立体声音频编解码器评估板，它采用模块化设计，能够与多种数字信号处理器（DSP）和微控制器接口板配合使用，这种灵活性为不同的应用场景提供了更多的可能性。通过USB连接到PC，不仅能为评估板提供电源，还能实现控制和音频数据的流式传输，大大简化了评估过程。此外，板载麦克风方便进行ADC评估，同时还设有连接点，可用于外部控制和数字音频信号的连接，便于快速与其他电路或输入设备集成。

TLV320AIC3106EVM - PDK则是一个完整的评估套件，它包含基于USB的主板和适用于运行Microsoft Windows™操作系统（Win2000或XP）的个人计算机的评估软件，为用户提供了一站式的评估解决方案。

1.2 模块简介

TLV320AIC3106EVM采用德州仪器的模块化EVM外形规格，这种设计使得我们可以直接评估设备的性能和操作特性，同时也便于软件开发和系统原型设计。该评估板与德州仪器的5 - 6K Interface Evaluation Module（SLAU104）和HPA - MCUINTERFACE（SLAU106）以及其他支持TI模块化EVM格式的第三方板兼容，进一步拓展了其应用范围。

TLV320AIC3106EVM - PDK通过一根USB电缆连接到个人计算机即可运行，USB连接为EVM提供了电源、控制和流式音频数据，减少了设置和配置的工作量。同时，EVM还支持外部控制信号、音频数据和电源，可用于高级操作，满足原型设计和系统评估的需求。

二、EVM描述与基础

2.1 TLV320AIC3106EVM - PDK 框图

TLV320AIC3106EVM - PDK由两块独立的电路板组成，分别是USB - MODEVM和TLV320AIC3106EVM。USB - MODEVM围绕TAS1020B流式音频USB控制器构建，具有基于8051的核心。主板有两个模块化EVM的安装位置，也可以安装一个双宽串行模块化EVM，TLV320AIC3106EVM就是其中一种双宽模块化EVM，它与USB - MODEVM协同工作。

USB - MODEVM接口板主要用于USB模式，通过板载USB控制器设备实现对安装的EVM的控制。不过，它也支持外部驱动所有数据总线（I2C、SPI™、I2S/AC97），这些信号的源由USB - MODEVM上的SW2控制，具体的开关设置可参考相关表格。

2.2 默认配置与连接

2.2.1 USB - MODEVM

对于USB - MODEVM，SW2的设置至关重要。在与TLV320AIC3106EVM配合使用时，SW - 2的1至7位置应设置为ON，而SW - 2.8应设置为OFF。这些设置决定了USB - MODEVM的I2C地址、I2S总线源、MCLK源、SPI总线源、RST源以及外部MCLK的选择。

2.2.2 TLV320AIC3106跳线位置

评估板上有多个跳线，它们的工厂默认条件也各不相同。例如，JMP1用于选择麦克风偏置的来源；JMP2和JMP3用于连接板载麦克风到左右麦克风输入；JMP10用于选择控制模式（I2C或SPI）等。在使用过程中，我们需要根据实际需求正确设置这些跳线。

2.3 模拟信号连接

2.3.1 模拟输入

EVM的模拟输入可以通过两种方式连接。一种是直接连接到J13（顶部或底部），另一种是通过板边缘的模拟接头（J1 - 3和J6）连接。具体的连接细节可在附录A中找到。

2.3.2 模拟输出

模拟输出同样有两种连接方式。可以从J13和J14（顶部或底部）获取，也可以通过板边缘的J4、J5、J7、J11和J12连接。详细的连接信息也在附录A中。

2.4 数字信号连接

2.4.1 数字输入和输出

EVM的数字输入和输出可以通过J16和J17进行监测。如果需要连接外部信号，数字输入应通过USB - MODEVM上的J14和J15连接，并相应地更改SW2开关的设置。

2.4.2 数字控制

数字控制信号可以直接应用于J16和J17（顶部或底部）。模块化的TLV320AIC3106EVM还可以直接连接到DSP接口板，如5 - 6KINTERFACE或HPA - MCUINTERFACE，或者连接到USB - MODEVM接口板（如果作为TLV320AIC3106EVM - PDK的一部分购买）。

2.5 电源连接

TLV320AIC3106EVM既可以在独立操作时独立供电，也可以在插入主板时由USB - MODEVM供电。在独立操作时，电源应直接连接到J15，并确保将电源参考到该连接器上的适当接地。而USB - MODEVM接口板可以从多种电源获取电力，包括USB、6Vdc - 10Vdc的AC/DC外部壁式电源（不包括）或实验室电源。

三、TLV320AIC3106EVM - PDK 设置与安装

3.1 软件安装

首先，我们需要找到包含在EVM中的CD - ROM上的安装文件，或者从AIC3106产品页面下载最新版本的软件。下载软件时，还可以选择在软件更新时接收通知。然后，点击自解压的zip文件进行解压，最后双击Setup可执行文件并按照提示进行安装，安装完成后可能需要重启计算机。

3.2 EVM连接

安装软件后，我们需要将TLV320AIC3106EVM安装在USB - MODEVM接口板上，确保J13、J14、J15、J16、J17与USB - MODEVM上的相应连接器对齐。同时，要验证跳线和开关是否处于默认条件。接着，将USB电缆从PC连接到USB - MODEVM接口板，默认配置将通过USB接口从PC提供电源、控制信号和流式音频。首次连接时，PC会识别新硬件并开始初始化过程，可能会提示我们识别驱动程序的位置或允许PC自动搜索。完成这些步骤后，当PC确认硬件可操作时，USB - MODEVM上的D2指示灯应亮起，表示固件已加载，EVM可以使用。

四、TLV320AIC3106EVM软件

4.1 设备选择

安装的软件支持多个设备的操作。启动软件时，会出现一个初始窗口，我们需要从下拉菜单中选择AIC3106，然后点击Accept。软件会花几秒钟时间进行配置，此时会出现一个进度条显示配置状态。

4.2 接口选择

程序启动时，会出现一个小窗口，提供I2C或SPI两种控制接口的选择。我们应根据跳线设置选择EVM将使用的接口，J10的设置应与选择一致，I2C接口是EVM的默认接口。如果选择I2C接口，还会出现一个窗口，用于选择TLV320AIC3106的地址，这里的设置应与J11和J12的设置相匹配。

4.3 首页指示器和功能

软件的主屏幕上有许多指示器和按钮。左上角的接口指示器显示用于控制TLV320AIC3106的接口类型（I2C或SPI）。旁边的固件框显示固件的运行位置和版本。还有用于重置TLV320AIC3106的软件和硬件重置按钮，但进行硬件重置时，需要安装RESET跳线（JMP19）并将USB - MODEVM上的SW2 - 7关闭。设备连接指示灯在EVM连接时应为绿色，如果为红色，则需要检查驱动程序是否正确安装。右上角的指示器提供了TLV320AIC3106各个部分的状态信息。

4.4 默认配置（预设）选项卡

该选项卡提供了编解码器的几种不同预设配置。我们可以通过预设配置按钮选择提供的默认选项，选择后，预设配置描述会显示与所选选项相关的编解码器设置摘要。如果选择合适，可以按下Load按钮将预设配置加载到编解码器中，也可以切换到命令行界面选项卡查看实际编程到编解码器中的设置。

4.5 音频输入/ADC选项卡

此选项卡允许我们控制模拟输入混音器和ADC。每个模拟输入通道都有一个垂直条，默认情况下，TLV320AIC3106上电时所有输入都被静音。要将模拟输入路由到ADC，需要选择输入模式按钮，正确显示输入信号是单端（SE）还是全差分（Diff），然后点击相应的模拟输入通道按钮，将其设置为Active，并调整电平控制以达到所需的衰减。此外，还可以通过Mic Bias下拉菜单按钮控制麦克风偏置电压，使用板载麦克风时需要正确设置JMP1、JMP2和JMP3。

4.6 音频接口选项卡

该选项卡用于配置TLV320AIC3106的音频数字数据接口。我们可以使用传输模式控制选择接口模式（I2S模式、DSP模式、右对齐或左对齐模式），使用字长控制选择字长，使用位时钟速率控制选择位时钟速率。还可以选择BLCK和WCLK作为输入或输出，以及在无有效数据时对DOUT线进行三态处理和在编解码器断电时传输BLCK和WCLK的选项。此外，右下角的控件可用于启用音频总线的重新同步，在重新同步时可以启用软静音按钮。右上角的数字麦克风功能控制允许我们连接数字麦克风，并选择连接的数字麦克风数量。

4.7 时钟选项卡

TLV320AIC3106提供了一个锁相环（PLL），用于灵活生成ADC和DAC采样率的时钟。时钟选项卡包含了用于配置TLV320AIC3106以适应各种主时钟的控件。在使用PC软件和USB - MODEVM时，时钟设置必须按照特定方式进行。如果更改了默认设置，可以通过按下Load EVM Clock Settings按钮自动恢复EVM设置。

4.7.1 配置编解码器时钟和Fsref计算

编解码器时钟源可以通过CODEC_CLK Source控制进行选择。当设置为CLKDIV_OUT时，不使用PLL；当设置为PLLDIV_OUT时，使用PLL生成时钟。根据TLV320AIC3106数据手册，编解码器应配置为使Fsref的值落在39kHz至53kHz之间。

4.7.1.1 不使用PLL

不使用PLL进行时钟设置可以使编解码器的功耗最低。CLKDIV_IN源可以选择为MCLK、GPIO2或BCLK，默认值为MCLK。然后将CLKDIV_IN频率输入到CLKDIV_IN框中（以MHz为单位），该值将被Q值除，得到的CLKDIV_OUT频率将显示在Q控制旁边的指示器中，结果频率即为实际的Fsref。

4.7.1.2 使用PLL

当选择PLLDIV_OUT作为编解码器时钟源时，将使用PLL。PLL时钟源可以通过PLLCLK_IN控制进行选择，可设置为MCLK、GPIO2或BCLK。然后将PLLCLK_IN频率输入到PLLCLK_IN Source框中。PLL_OUT和PLLDIV_OUT指示器将显示根据P、K和R参数设置得到的PLL输出频率。我们可以通过点击P、K和R组合框的上下箭头或直接输入这些参数来进行设置，也可以使用PC软件搜索理想的P、K和R值。选择合适的参数组合后，按下Load Settings into Device?按钮将这些值下载到TLV320AIC3106的相应寄存器中。

4.7.1.3 设置ADC和DAC采样率

通过启用或绕过PLL确定的Fsref频率用于确定实际的ADC和DAC采样率。使用NADC和NDAC因子从Fsref导出采样率。如果需要双速率模式，可以通过按下相应的双速率模式按钮为ADC或DAC启用该选项。

4.8 GPIO选项卡

该选项卡用于选择TLV320AIC3106的通用输入和输出（GPIO）选项。许多引脚是多功能引脚，可以用于不同的目的。GPIO1和GPIO2引脚可以配置为多种功能，如ADC字时钟、中断输出、通用I/O引脚或数字麦克风输入等。当控制接口选择为I2C时，SDA和SCL组框及其控件将被禁用；当选择SPI模式时，SDA和SCL引脚可以用作GPIO。同样，当控制接口选择为SPI时，多功能引脚组框及其控件将被禁用，因为这些引脚被SPI总线使用；当处于I2C模式时，这些控件将被启用。

4.9 AGC选项卡

AGC选项卡由两组相同的控件组成，分别用于左右声道。我们可以使用Enable AGC按钮为每个声道启用AGC功能，并使用相应的旋钮设置目标增益、攻击时间、衰减时间和允许的最大PGA增益。TLV320AIC3106允许AGC的攻击和衰减时间设置为标准和高级两种模式，通过Left/Right AGC Settings按钮进行模式选择。在高级模式下，可以更精细地控制攻击和延迟时间。此外，还可以使用噪声门组框中的相应控件设置噪声门功能。

4.10 滤波器选项卡

TLV320AIC3106具有先进的数字滤波功能，该选项卡用于控制所有滤波器特性。为了正确使用该选项卡并绘制滤波器响应，必须正确设置DAC采样率，因此需要按照时钟选项卡中的说明正确设置软件中的时钟。

4.10.1 ADC滤波器

4.10.1.1 高通滤波器

TLV320AIC3106的ADC提供了启用高通滤波器的选项，有助于减少系统中直流偏移的影响。高通滤波器有标准和可编程两种模式。标准模式允许从几个预设选项中选择高通滤波器频率；可编程模式则允许输入自定义系数以实现不同的滤波器。

4.10.1.2 数字效果滤波器 - ADC

ADC的数字输出流可以通过编解码器中的数字效果滤波器进行路由，以实现自定义音频性能。但数字效果滤波器不能同时作用于ADC和DAC。

4.10.2 DAC滤波器

4.10.2.1 去加重滤波器

可以使用该选项卡按照TLV320AIC3106数据手册中的描述对去加重滤波器进行编程。输入所需的去加重滤波器响应系数，去加重响应将显示在效果滤波器响应图中，但在其他滤波器设计选项卡上的效果响应图中不包括该响应。

4.10.2.2 DAC数字效果滤波器

数字音频输入流可以在路由到DAC之前通过编解码器中的数字效果滤波器进行路由，以实现自定义音频性能。同样，数字效果滤波器不能同时作用于ADC和DAC。

4.10.3 数字效果滤波器

数字效果滤波器（双二阶滤波器）可以通过复选框进行选择。在设计滤波器时，软件允许使用多种不同的滤波器类型，选择滤波器类型并定义合适的输入参数后，响应将显示在效果滤波器响应图中。在下载系数之前，建议取消选中效果滤波器启用复选框，以避免更新系数时产生噪声。

4.11 输出级配置选项卡

该选项卡用于设置输出驱动器的各种特性。可以将配置控制设置为全差分或伪差分，以确定输出级是用于驱动全差分输出负载还是参考共模电压的输出负载。输出耦合控制可以选择无电容或交流耦合，该设置应与TLV320AIC3106EVM上的硬件开关（SW1）设置相对应。可以使用共模电压控制将输出的共模电压设置为1.35V、1.5V、1.65V或1.8V。此外，还可以设置输出驱动器的上电延迟、斜坡上升步长定时和输出音量软步进等选项，以减少输出放大器的开启/关闭噪声。同时，还可以启用耳机检测功能和输出短路保护功能。

4.12 DAC/线输出选项卡

该选项卡用于控制DAC的电源和音量，以及数字数据到DAC的路由和DAC的模拟线输出。在左侧，可以分别为左右DAC设置电源和输出电平，也可以使用Slave to Right或Slave to Left选项使一个声道的音量跟踪另一个声道的设置。通过下拉框选择进入DAC的数据，通过输出路径控制将DAC输出路由到输出。在右侧，用于设置线输出的模拟输出混合功能，包括主音量控制、输出放大器增益设置和信号混合设置等。

4.13