逻辑分析仪在AC’97音频解码中的应用

1　引言

Ac’97标准(AUD10CODE97)是1996年以INTEL为首的5家权威性软硬件公司提出的一种全新思路的芯片级PC音源结构。它将音频处理的数字部分和模拟部分分离开来，提供了完美的数字音效解决方案，即降低了电磁串扰对模拟部分的影响，又将DAC、ADC等相关的数字电路集成为芯片减少了系统的设计成本，从根本上改进了传统的音源处理方式，获得更好的音质和音效。本文将通过逻辑分析仪在AC’97音频处理中的应用来进一步了解AC’97协议。

2.1物理连接

AC’97控制器与编解码器之间通过AC-Link数字串行接口通信。AC-Link定义一个控制器至多可以与4个编解码器连接，所有的数字音频、Model、电话数据和控制信息都通过AC-Link串行互联，它包含时钟(BIT_CLK)、帧同步(sYNC)、串行数据输入(SDATA_IN)、串行数据输出(SDATA_OUT)和复位(REsET#)五个信号线。最简的AC’97通信系统如图1所示。

2.2AC-Lillk数字接口

AC-Link协议是一个双向固定时钟速率的串行数字流，它通过时分复用(TDM)处理多个输入和输出PCM音频流。AC-Link每个音频帧包含12个输出时间片和12个输入时间片，每个时间片包含20个时钟位的数据流，可支持16、18、20位的DAC和ADC分辨率。如图2所示为AC-Link音频帧的数据结构。

这里将以SDATA_OUT音频帧为例来介绍各时间片(Slot)的功能，定义如下：

slor0：帧标签，指示数据帧及各时间片(Slotl。12)的数据是否有效；

Slot1：命令地址写端口，AC’97编解码芯片寄存器写地址；

slot2：命令数据写端口，AC’97编解码芯片寄存器写数据；

Slot3：PCM左声道音频数据；

2　AC’97协议

Slot4：PCM右声道音频数据；

Slot5：调制解调器(Modem)线1输出数据；

Slot6：PCM中声道音频数据；

Slot7：PCM左环绕音频数据；

Slot8：PCM右环绕音频数据；

Slot9：PCM重低音音频数据；

Slot10：调制解调器(Modem)线2输出数据(或是双速率PCM左声道数据)；

Slot11：调制解调器(Modem)语音输出数据(或是双速率PCM右声道数据)；

Slot12：调制解调器(Modem)通用I／O控制数据(或是双速率PCM中声道数据)。

通过以上的介绍，相信大家对AC’97是如何传输各声道音频数据有了一定的了解，这里就不做深入介绍，更详细的信息请阅读AC’97通信协议的数据手册。

3　逻辑分析仪测量应用

在本案例中，音频处理系统由FPGA和AC’97编解码芯片UcBl400组成。AC’97控制器用FPGA编程实现，我们将使用广州致远电子有限公司的LAB7504逻辑分析仪来分析AC’97通信协议。

3.1AC’97信号采集

连接信号线并设置逻辑分析仪的采样参数之后就可以开始采样，如图1所示为采样回来的一帧数据，通过图中的波形数据我们是很难直观的获取数据中包含的信息，因此需要使甩插件进行分析，以提高我们的分析效率。

3.2AC’97插件分析

逻辑分析仪的AC’97插件分析支持2.3版本的协议，并向下兼容。参数设置界面如图4所示，只需要根据信号类型选择相应的信号线，然后点击确定就可以了。

协议解码的结果如图5所示，从图中可以直观的看到每个时间片(Slot)对应的数据，方便快捷，对提高开发效率有极大的帮助。

4　总结

本文以AC’97协议的插件分析为例，引出了逻辑分析仪在开发应用中的重要性。只要能够正确利用开发工具，必定能提高开发效率，减少产品开发周期。