Texas Instruments TLV320AIC34EVM-K评估模块使用指南

在音频处理和系统开发领域，一款优秀的评估模块能极大地助力工程师们快速验证和开发音频系统。今天，我们就来详细探讨一下Texas Instruments的TLV320AIC34EVM-K评估模块，它为评估TLV320AIC34音频编解码器提供了一个全面且强大的平台。

文件下载：TLV320AIC34EVM-K.pdf

模块概述

功能特性

TLV320AIC34EVM-K是一款全功能的评估板，专为评估TLV320AIC34 4通道音频编解码器而设计。其模块化设计使其能够与各种数字信号处理器（DSP）和微控制器接口板配合使用，具有很高的灵活性。通过USB连接到PC，不仅能为评估模块提供电源，还能实现控制和流式音频数据传输，大大简化了评估过程。此外，板载麦克风方便进行ADC评估，同时还提供了外部控制和数字音频信号的连接点，便于快速连接到其他电路或输入设备。

系统架构

该评估模块由两块独立的电路板组成：USB-MODEVM和TLV320AIC34EVM。USB-MODEVM围绕TAS1020B流式音频USB控制器构建，采用基于8051的核心。简单来说，USB-MODEVM接口板的主要功能是在USB模式下工作，通过板载USB控制器设备实现对已安装评估模块的控制。当然，也可以选择从外部驱动所有数据总线（如I2C、I2S等），这些信号的来源由USB-MODEVM上的SW2开关控制。

硬件设置与安装

软件安装

首先，我们要进行软件安装。可以从评估模块附带的CD-ROM中找到安装文件，也可以从AIC34产品页面下载最新版本。下载完成后，点击自解压ZIP文件进行解压缩，然后双击Setup可执行文件，按照提示完成安装。安装过程中，可能会提示重启计算机，安装完成后，所有TLV320AIC34软件和所需驱动就会被安装到PC上。

硬件连接

1. 模块安装：确保将TLV320AIC34EVM安装到USB-MODEVM接口板上，并将J13、J14、J15、J16、J17与USB-MODEVM上的相应连接器对齐。
2. 跳线和开关设置：核实跳线和开关处于默认状态。
3. USB连接：用USB电缆将PC连接到USB-MODEVM接口板。默认配置下，PC会通过USB接口为其提供电源、控制信号和流式音频。此时，USB-MODEVM上的LED D3 - 6应亮起，表示正在通过USB供电。
4. 硬件识别：首次连接时，PC会识别新硬件并开始初始化过程。可能会提示用户指定驱动程序的位置，建议选择自动检测选项。
5. 设备就绪：当PC确认硬件正常运行时，USB-MODEVM上的D2 LED应亮起，表示固件已加载，评估模块可以使用了。如果LED未亮起，需要检查驱动程序是否安装正确，然后重新插拔并从第3步开始操作。

软件操作详解

I2C地址选择

运行软件时，会弹出一个窗口用于选择TLV320AIC34的I2C地址。该窗口有两个控件用于设置ADDR_A和ADDR_B的状态，这两个设置应与评估模块上SW2的设置相匹配，以确保与评估模块的正常通信。当ADDR_A和ADDR_B调整后，会显示 Block A和Block B的正确设备地址。需要注意的是，软件中显示的实际I2C地址可能与编程使用的地址不同，在系统开发时要使用正确的地址。

首页指示器和功能

软件主屏幕上，位于顶部左侧的Block Select控件可让用户选择Block A或Block B作为GUI控件的目标。Firmware组框显示了正在使用的固件的运行位置和版本信息。Reset控件提供了软件重置和硬件重置两种方式来重置TLV320AIC34EVM。Device Connected LED用于指示评估模块是否与PC正确连接。屏幕右上方的指示器会显示TLV320AIC34各个部分的状态，这些指示器只有在软件前面板处于非活动状态时，每20ms更新一次。

默认配置（预设）选项卡

该选项卡提供了几种不同的编解码器预设配置。用户可以通过Preset Configurations按钮选择预设选项，选择后，Preset Configuration Description会显示与所选配置相关的编解码器设置摘要。如果选择合适，点击Load按钮即可将预设配置加载到编解码器中。若想查看实际编程到编解码器中的设置，可以切换到Command Line Interface选项卡。

音频输入/ADC选项卡

此选项卡可用于控制模拟输入混音器和ADC。其界面设计类似于音频混音控制台，每个模拟输入通道都有一个垂直条对应。默认情况下，TLV320AIC34上电时所有输入均被静音。若要将模拟输入路由到ADC，可按以下步骤操作：

1. 选择Input Mode按钮，正确设置输入信号是单端（SE）还是全差分（Diff）。单端输入应连接到正信号端子。
2. 点击与正确ADC对应的模拟输入通道按钮，按钮标题应变为Active。部分通道可以连接到两个ADC，而有些通道只能连接到一个ADC。
3. 调整Level控件，为连接的通道设置所需的衰减。每个连接都可以独立进行此级别的调整。

此外，TLV320AIC34提供可编程的麦克风偏置电压，可以通过Mic Bias下拉菜单按钮进行控制，可选择断电、2.0V、2.5V或ADC的电源电压（AVDD_ADC）。要使用板载麦克风，需安装JMP2和JMP3，且J6不能插入任何设备，同时JMP1应设置为连接位置2和3，以便TLV320AIC34控制MICBIAS_A。

音频接口选项卡

该选项卡用于配置TLV320AIC34的音频数字数据接口。可以使用Transfer Mode控件选择接口模式，如I2S模式、DSP模式或左右对齐模式；使用Word Length控件选择字长；使用Bit Clock rate控件选择位时钟速率；还可以在该选项卡上选择TDM模式下使用的Data Word Offset。底部的控件用于选择BLCK和WCLK是作为输入还是输出。在码器配置为从模式时，BLCK和WCLK应设置为输入；在主模式下，则配置为输出。此外，还有两个按钮可用于在没有有效数据时对DOUT线进行三态设置，以及在码器断电时传输BLCK和WCLK。右下角的控件用于启用音频总线的重新同步，若在重新同步时启用Soft Mute按钮，通道可以进行软静音。右上角的Digital Mic Functionality控件可让TLV320AIC34接收来自数字麦克风的数据流。

时钟选项卡

TLV320AIC34配备了一个锁相环（PLL），可灵活生成ADC和DAC采样率所需的时钟。该选项卡包含用于配置TLV320AIC34以适应各种主时钟的控件。对于与PC软件和USB-MODEVM一起使用的情况，时钟设置必须按照一定方式进行。如果更改了允许从USB-MODEVM时钟参考进行操作的默认设置，可以通过点击该选项卡底部的Load EVM Clock Settings按钮自动恢复评估模块设置。需要注意的是，更改此按钮加载的值可能会导致评估模块与PC软件或USB接口不能正常工作。若使用外部音频总线（音频不通过USB总线驱动），则可以将设置更改为任何有效的组合。

GPIO选项卡

该选项卡用于选择TLV320AIC34的通用输入输出（GPIO）选项。TLV320AIC34上的许多引脚是多功能引脚，可用于多种不同用途。GPIO1和GPIO2组框分别用于设置GPIO1和GPIO2引脚的选项，包括选择功能（如ADC字时钟、中断输出、通用I/O引脚、数字麦克风输出 - 调制器时钟等），以及设置中断持续时间、输出电平、输入电平状态等。由于TLV320AIC34的控制接口始终选择为I2C，因此SDA和SCL组框及其内部控件被禁用。MFP3和MFP2功能控件分别用于选择MFP3和MFP2引脚的功能，如通用输入、备用I2S总线的数据输入线、禁用或通用输出等，并可以设置输出状态。MFP0、MFP1和MP3输入的状态由该组框右侧的三个指示灯显示。

AGC选项卡

该选项卡由两组相同的控件组成，分别用于左声道和右声道。AGC功能可通过Enable AGC按钮为每个声道启用。可以使用四个相应的旋钮分别设置目标增益、攻击时间（毫秒）、衰减时间（毫秒）和允许的最大PGA增益。TLV320AIC34允许将AGC的攻击和衰减时间设置为两种不同的模式：标准模式和高级模式。通过Left/Right AGC Settings按钮进行模式选择。标准模式提供了几个预设时间，可以通过调整Attack和Decay旋钮进行选择；如果需要更精细的时间控制，则选择高级模式。在高级模式下，会出现两个选项卡，允许分别对AGC的攻击和延迟时间进行高级控制。这些选项允许选择基本时间和乘数，以实现相应文本框中显示的实际时间。使用Use advanced settings?按钮启用后，通过下拉选项选择的正确值将被编程到寄存器中。此外，噪声门功能（如滞后、启用削波步进、阈值（dB）、信号检测去抖（ms）和噪声检测去抖（ms））可通过每个声道的Noise Gate组框中的相应控件进行设置。

滤波器选项卡

TLV320AIC34具有先进的数字滤波功能，可对音频信号进行数字滤波。该选项卡用于控制TLV320AIC34的所有滤波功能。为了正确使用该选项卡并绘制滤波器响应，必须在软件中按照时钟选项卡的说明正确设置DAC采样率。

ADC滤波器

• 高通滤波器：提供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。标准模式下，可以通过Left ADC HP Filter和Right ADC HP Filter控件从几个预设选项中选择高通滤波器的频率；可编程模式则允许用户输入自定义滤波器系数，实现与预设滤波器不同的滤波效果。操作步骤为：先在选项卡底部的HP Filter控件中输入滤波器系数，然后点击Download Coefficients按钮将系数下载到编解码器寄存器，最后选择Left ADC和Right ADC按钮启用可编程高通滤波器。
• 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，以实现自定义音频性能。但需要注意的是，数字效果滤波器不能同时作用于ADC和DAC。

DAC滤波器

• 去加重滤波器：可以根据TLV320AIC34数据手册中的描述，在此选项卡中输入期望的去加重滤波器响应系数进行编程。在该选项卡上，去加重响应将显示在Effect Filter Response图中，但在其他滤波器设计选项卡上的其他效果响应图中不包含此响应。
• DAC数字效果滤波器：数字音频输入流在路由到DAC之前可以通过编解码器中的数字效果滤波器，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。

数字效果滤波器

可以使用复选框选择TLV320AIC34的数字效果滤波器（双二阶滤波器）。设计滤波器时，软件允许使用多种不同的滤波器类型，这些选项显示在屏幕左下角的选项卡控件中。选择滤波器类型并定义合适的输入参数后，响应将显示在Effect Filter Response图中。无论是否启用Effect Filter，滤波器系数只有在点击Download Coefficients按钮后才会加载到TLV320AIC34中。为避免更新系数时产生噪声，建议在下载系数之前取消选中Effect Filter启用复选框，下载完成后再重新选中以启用效果滤波器。具体的滤波器类型包括：

• 搁架滤波器：一种简单的滤波器，可对高于或低于某个转折频率的频率应用增益（正或负）。在Bass模式下，对低于转折频率的频率应用增益；在Treble模式下，对高于转折频率的频率应用增益。使用时，输入期望的增益和转折频率，并选择模式（Bass或Treble），响应将绘制在Effect Filter Response图中。
• EQ滤波器：也称为参数滤波器，可在此选项卡中设计。输入增益、带宽和中心频率（Fc），可以创建带通（正增益）或带阻（负增益）滤波器。
• 模拟仿真滤波器：双二阶滤波器非常适合模拟模拟滤波器设计。对于此选项卡上的每个双二阶部分，输入要模拟的期望模拟滤波器类型（如Butterworth、Chebyshev、Inverse Chebyshev、Elliptic或Bessel），将显示适合该滤波器类型的参数输入框（如Chebyshev滤波器的波纹等）。输入期望的设计参数后，将显示响应。
• 预设滤波器：允许选择四种预设滤波器响应之一，适用于某些类型的节目材料，如Rock、Jazz、Classical或Pop。
• 用户滤波器：如果已知滤波器系数，可以直接在此选项卡中为左右声道的两个双二阶滤波器输入系数。但用户滤波器的滤波器响应不会显示在Effect Filter Response图中。
• 3D效果：其工作原理在TLV320AIC34数据手册中有描述。使用此效果时，需要确保两个双二阶部分已加载适当的系数，可以使用User Filters选项卡加载系数。启用3D效果时，勾选3D Effect On框，Depth旋钮用于控制3D衰减系数的值。

输出级配置选项卡

该选项卡用于设置输出驱动器的各种功能。可以使用Configuration控件将输出级设置为全差分或伪差分模式，以确定输出级是用于驱动全差分输出负载还是其中一个输出参考到共模电压的输出负载。Output Coupling控件可以选择无电容或交流耦合，此设置应与TLV320AIC34EVM上的硬件开关（SW1）的设置相对应。可以使用Common Mode Voltage控件将输出的共模电压设置为1.35V、1.5V、1.65V或1.8V。

TLV320AIC34提供了多种选项来减少输出放大器的开启/关闭噪声。可以使用相应的控件设置输出驱动器的Power-On Delay（从0秒到4秒）和Ramp-Up Step Timing（从0ms到4ms）。还可以使用Output Volume Soft Stepping控件设置输出音量的软步进，可选择每Fs周期步进一次、每两个Fs周期步进一次或完全禁用软步进。

当TLV320AIC34的高功率输出断电时，可以将其配置为连接到弱共模电压。可以在此选项卡上使用Weak Output CM Voltage Source下拉菜单设置此弱共模电压的源，选项包括从AVDD_DAC电源分压的电阻或带隙参考。

通过Headset Detection组框中的Enable按钮启用耳机检测功能。启用后，当检测到按钮按下或耳机插入时，HS/Button Detect组框中的指示灯将亮起，并在Detection Type指示器中显示检测到的耳机类型。可以使用Jack Detect Debounce和Button Press Debounce控件设置检测的去抖时间（以毫秒为单位）。

在Short Circuit Protection组框中可以启用输出短路保护。短路保护可以使用电流限制模式（当检测到短路情况时，驱动器将限制电流输出）或在短路情况下驱动器断电的模式。I2C Bus Error Detection按钮允许用户启用电路，如果检测到I2C总线错误，该电路将设置寄存器位（寄存器107，D0）。

DAC/线路输出选项卡

该选项卡用于控制DAC的电源和音量，以及将数字数据路由到DAC和从DAC输出的模拟线路输出。

DAC控制

选项卡左侧是左右DAC的控制部分。与ADC类似，可以分别为每个DAC供电并设置输出电平。可以使用相应的Volume旋钮独立设置每个声道的电平。也可以通过勾选Slave to Right框，使左声道Volume跟随右声道Volume旋钮的设置；勾选Slave to Left框，则右声道Volume旋钮跟随左声道Volume旋钮的设置。

使用Left和Right DAC Datapath下的下拉框选择要发送到DAC的数据。每个DAC通道可以选择关闭、使用左声道数据、使用右声道数据或使用左右声道数据的单声道混音。

使用每个DAC控制面板中的Output Path控件将来自DAC的模拟音频路由到输出。DAC输出可以与模拟输入（LINE2L、LINE2R、PGA_L、PGA_R）混合，并通过此选项卡上的混音器控件（用于线路输出）或High Power Outputs选项卡上的控件（用于高功率输出）路由到线路或高功率输出。如果将DAC直接路由到线路或HP输出，可以在Output Path控件中选择相应选项，此时此选项卡和高功率输出选项卡上的混音器控件将不起作用。

线路输出混音器

选项卡右侧是用于线路输出的模拟输出混音功能的水平面板。每个线路输出的主音量由这些面板最右侧、线路输出标签下方的旋钮控制。输出放大器增益可以静音或设置为0到9dB之间的值，以1dB为步长。还可以使用此主输出旋钮下方的按钮（Powered Up）控制线路输出的电源/启用状态。

如果DAC Output Path控件设置为Mix with Analog Inputs，则每个面板中的六个旋钮可用于设置路由和混合到线路输出的信号的各个电平。可以分别设置LINE2L、LINE2R、PGA_L、PGA_R、DAC_L和DAC_R的电平，以创建呈现给特定线路输出的自定义信号混合。需要注意的是，如果DAC Output Path控件设置为其他值，这些控件将不起作用。

高功率输出选项卡

该选项卡包含四个水平控件组，分别对应四个高功率输出。每个输出都有一个混音器，用于混合LINE2L、LINE2R