MAX9217／MAX9218在視頻鏈路中傳輸音頻數(shù)據(jù)

MAX9217／MAX9218組是一個(gè)收發(fā)器對，發(fā)送器(MAX9217)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，發(fā)送給接收器(MAX9218)；接收器再將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。該電路組設(shè)計(jì)用于通過一對低成本雙絞線電纜(如以太網(wǎng)中常用的UTP-cAT5電纜)將視頻和控制信號從圖形控制器(處理器)傳輸?shù)絃CD或等離子平面顯示器。傳輸距離可超過lOm。該電路組鏈路結(jié)構(gòu)簡單，使用的傳輸線為低成本電纜，是汽車、儀表、醫(yī)療設(shè)備等視頻顯示的理想方案。該電路組不僅可以在二點(diǎn)之間傳送視頻信號，有時(shí)，人們還希望能同時(shí)傳送音頻信號。本文將討論如何利用視頻信號的消隱期通過控制信號通道將音頻數(shù)據(jù)傳送到顯示器。

1 鏈路功能和視頻數(shù)據(jù)格式

MAX9217串行器具有27位并行輸入，總線速率高達(dá)35Mb/s。在這27位中，18位是視頻：RGB數(shù)據(jù)：3基色各占用6位，其余9位是控制信號。9位控制信號中的前3位指定為垂直、水平和RGB數(shù)據(jù)同步：VSYNC(c0)、HSYNC(c1)和ENAB(C2)。剩下的6個(gè)控制位(c3至C8)用于其他控制信號。本例中，我們使用6個(gè)控制位中的一部分傳輸音頻數(shù)據(jù)。MAX9217可以將18位RGB數(shù)據(jù)或9位控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，然后通過LVDS鏈路對其進(jìn)行傳輸。在視頻顯示的消隱期內(nèi)發(fā)送控制數(shù)據(jù)。由RGB數(shù)據(jù)使能信號(ENAB)指示。

MAX9218接收到串行數(shù)據(jù)后，將其轉(zhuǎn)換成與MAX9217輸入格式相同的并行數(shù)據(jù)。同樣，當(dāng)MAX9218輸出并行數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)串行LVDS鏈路的時(shí)序重新生成總線時(shí)鐘。圖l所示為MAX9217和MAX9218之間視頻、控制數(shù)據(jù)鏈路設(shè)置和連接的結(jié)構(gòu)圖。

 

2 數(shù)字音頻數(shù)據(jù)類型和傳輸格式

數(shù)字音頻數(shù)據(jù)有多種不同格式。3種最常用的格式是采樣數(shù)字音頻(PCM)、MPEG層3音頻(MP3)和ATSC數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(AC3)。PCM數(shù)字音頻是CD ROM或DVD采用的數(shù)據(jù)格式。對左右聲道的音頻信號采樣得到PCM數(shù)字信號，采樣率為44．lkHz，精度為16位或32位。因此，精度為16位時(shí)，PCM音頻數(shù)據(jù)速率為1．41Mb／s；32位時(shí)為2．42Mb／s。一張700MB CD可保存大約60分鐘的16位PCM數(shù)據(jù)格式的音樂。

MP3是MP3播放器采用的音頻格式，對PCM音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼。立體聲MP3數(shù)據(jù)速率為112kb／s至128kb／s。對于這種數(shù)據(jù)速率，解碼后的MP3聲音效果與CD數(shù)字音頻的質(zhì)量相同。AC3是數(shù)字TV、HDTV和電影數(shù)字音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。立體聲AC3編碼后的數(shù)據(jù)速率為192kb/s。

為了恢復(fù)音頻信號，可將編碼后的音頻數(shù)據(jù)送入音頻解碼器，該解碼器生成PCM數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，傳送至音頻DAC，最終恢復(fù)成模擬音頻信號。相反，沒有編碼的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)可以直接送入音頻DAC。編碼或解碼音頻數(shù)據(jù)的常用串行音頻數(shù)字接口是Inter—IC音頻總線(12S)。圖2所示為12S接口配置和時(shí)序圖。每個(gè)音頻字的邊界由信號WS標(biāo)識(shí)。在我們的應(yīng)用中采用配置模式l。在SCK信號的上升沿，數(shù)據(jù)被鎖存至接收器，但是當(dāng)SCK保持低電平時(shí)不接收數(shù)據(jù)。

 

使用MAX9217和MAX9218之間的串行鏈路仿真12S接口，可以將音頻數(shù)據(jù)從圖形控制器一端傳送至遠(yuǎn)端。我們將控制位C3和C4分別分配給SD和WS信號。對于SCK時(shí)鐘，如果要發(fā)送PCM數(shù)字音頻，可以直接使用MAX9218恢復(fù)的像素時(shí)鐘PCLK-0UT。對于傳送MP3或AC3音頻，可采用控制位C5為SCK時(shí)鐘生成一半或較低速率的像素時(shí)鐘。圖3顯示了這二種情況的時(shí)序波形。為防止接收器溢出，大部分IX3接口需要進(jìn)行節(jié)流控制，連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以將SCK置低電平，直接實(shí)現(xiàn)節(jié)流控制。圖3中的第1種情況，在工作期間SCK信號無法置低電平，可以使用片選引腳GS關(guān)閉接收器。在這種情況下，將C6分配給CS信號。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

要在面板端播放音頻信號，需要將PCM數(shù)據(jù)送至音頻DAC或解碼MP3和AC3數(shù)據(jù)，然后將其送至音頻DAC。由于沒有反向通道將握手信號回送給控制器，解碼器主機(jī)時(shí)鐘必須與像素時(shí)鐘同步，以防止數(shù)據(jù)上溢或下溢。圖4所示為編碼和未編碼數(shù)據(jù)音頻重放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

 

圖中，采用了3次12S接口。從左邊開始，第一和第二個(gè)12S接口的數(shù)據(jù)速率相同，能夠達(dá)到35MHz。第三個(gè)接口——MAX9850 DirectDfive耳機(jī)放大器接口，速率固定為音頻采樣率的倍數(shù)。時(shí)鐘SCK2送入MAX9491多路時(shí)鐘發(fā)生器，它產(chǎn)生解碼器、FIFO和MAX9850的同步時(shí)鐘。MAX9491提供包含OTP的二個(gè)可編程PLL，是本應(yīng)用的理想頻率合成器。第1種情況適用于提供解碼PCM音頻數(shù)據(jù)的圖形控制器，第2種情況用于面板端壓縮數(shù)據(jù)的解碼。第1種情況的節(jié)流控制由CS引腳實(shí)現(xiàn)，第2種情況中通過空閑SCK時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)。對比這二種實(shí)現(xiàn)方式，我們看到PCM音頻數(shù)據(jù)的第1種情況不需要占用太多的消隱時(shí)間(表1)，不需要使用音頻解碼器電路，成本低于第2種情況。因此，如果圖形控制器能夠從MP3或AC3等編碼音頻數(shù)據(jù)流中生成PCM數(shù)據(jù)，建議直接在鏈路上傳送這些數(shù)據(jù)。