TLC320AD545（AD545）是TI公司生產(chǎn)的一種單通道數(shù)據(jù)/傳真編解碼器（Codec）。它是一種常用的混合信號(hào)寬帶連接芯片，廣泛應(yīng)用于音頻和傳真數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中。它可以TMS320C54x DSP的McBSP（多通道緩沖串口）無(wú)縫串行連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理。本文提出一種AD545 Codec與VC5402 DSP的McBSP接口設(shè)計(jì)方法，包括硬件連接及相關(guān)軟件代碼。
1 芯片介紹
1.1 主要特性
AD545是一種單通道的數(shù)據(jù)/傳真編解碼器。它由一個(gè)單通道的Codec和帶有一個(gè)串口的模擬混合電路組成，其中的串口用于和外接主處理器接口相連。此芯片同時(shí)包含了可編程增益控制器和一個(gè)AT41話簡(jiǎn)驅(qū)動(dòng)器。其電源可以是模擬5V、數(shù)字5V和監(jiān)控5V；也可是模擬3.3V、數(shù)字3.3V和監(jiān)控3.3V；還可是模擬5V、數(shù)字3.3V和監(jiān)控5V。芯片封裝是48腳TQFP。
AD545的主要特點(diǎn)有：差分和單端驅(qū)動(dòng)模擬輸出；采樣速率最大可達(dá)11.025kHz；采樣精度16位，2的補(bǔ)碼數(shù)據(jù)格式；80dB動(dòng)態(tài)范圍；具有可編程增益放大器；帶有可編程增益放大器的8ΩAT41差分話筒驅(qū)動(dòng)器；Flash寫(xiě)使能電路為外部的Flash提供電源；溫度范圍-40～85℃。
1.2 功能框圖
AD545內(nèi)部功能框圖如圖1所示。
1.3 各功能部分簡(jiǎn)介
Codec部分：①1個(gè)ADC通道；②低通濾波；③模擬輸入和模擬輸出增益控制；④1個(gè)16位與外部主處理器接口的串口；⑤最大采樣速率可達(dá)11.025kHz。
模擬混合電路部分：①1個(gè)集成放大器，其增益和濾波器頻率可由外部的電容和電阻設(shè)定；②1個(gè)可編程增益放大器和1個(gè)8Ω的差分話筒驅(qū)動(dòng)器相連，通過(guò)對(duì)控制寄存器進(jìn)行編程，話筒驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)置為0dB增益或者不發(fā)聲，通過(guò)編程，話筒驅(qū)動(dòng)器的輸入可以選擇放大了的DAC輸出（Data_Out PGA），也可以是ADC的輸入信號(hào)；③變換器的參考電壓輸入端（DT_REF）應(yīng)接2.5V或1.5V電壓（當(dāng)DACDD是5V時(shí)，應(yīng)接2.5V；當(dāng)DAVDD是3.3V時(shí)，應(yīng)接1.5V）。
邏輯和其它電路部分：邏輯電路的功能是執(zhí)行串口操作以及通過(guò)串口的二次通信對(duì)控制寄存器進(jìn)行編程。這些控制寄存器用于設(shè)置放大器增益，選擇循環(huán)功能以及讀取ADC的溢出標(biāo)志等。此外，還有一個(gè)Flash寫(xiě)命名能電路，它提供了一個(gè)外部的邏輯輸入，并且可以為外部存儲(chǔ)器設(shè)備的寫(xiě)使能電路提供電源，這個(gè)Flash寫(xiě)使能電路采用數(shù)字電源供電。
2 硬件連接
AD545與VC5402硬件連接原理如圖2所示。
AD545的幀同步信號(hào)可以是高電平有效，也可以是低電平有效，這取決于AD545串行接口模式選擇引腳SI_SEL的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用低電平有效方式和VC5402接口，因此，AD545的串行接口模式選擇SI_SEL接高電平DVDD。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 串行通信工作時(shí)序
DSP與Codec串行通信工作時(shí)序如圖3所示。
3.2 VC5402 DSP的McBSP寄存器設(shè)置
McBSP應(yīng)該配置成單相位通信、16位字長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)模式。由于AD545提供了串行時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘信號(hào)，因此，不必要配置McBSP的采樣速率發(fā)生器。鑒于上述的串行通信工時(shí)序圖，表1給出了McBSP控制寄存器的典型配置值。
表1 VC5402 DSP的McBSP控制寄存器的典型配置值
McBSP的控制寄存器名 設(shè)置值（16位）
SPCR x (串口控制寄存器1) 0000000000000001B（0001H
SPCR2x (串口控制寄存器2) 1000000000000000B（8000H
RCR1x (接收控制寄存器1) 0000000001000000B（0040H
RCR2x (接收控制寄存器2) 0000000000000100B（0004H
XCR1x (發(fā)送控制寄存器1) 0000000001000000B（0040H
XCR2x (發(fā)送控制寄存器2) 0000000000000100B（0004H
PCRx (幀控制寄存器) 0000000000001110B（000EH
3.3 AD545寄存器設(shè)置
DSP對(duì)AD545控制寄存器的設(shè)置是通過(guò)串行通信來(lái)完成的。主通信在DSP和AD545的ADC通道和DAC通道之間傳輸實(shí)際信號(hào)數(shù)據(jù)，二次通信用來(lái)配置AD545的控制寄存器。二次通信是在主通道期間通過(guò)設(shè)置所傳輸?shù)紸D545中數(shù)據(jù)字的最低有效位（LSB）的值來(lái)標(biāo)識(shí)的。如果LSB是1，則下一個(gè)通信周期是二次通信周期，AD545所接收到的數(shù)據(jù)就會(huì)被變換來(lái)對(duì)控制寄存器進(jìn)行寫(xiě)入操作。圖4給出了主通信數(shù)據(jù)格式。
在二次通信期間，通過(guò)DT_DIN傳輸?shù)紸D545的數(shù)據(jù)包含了AD545控制寄存器的地址信息、一位表示寄存器是否正在被讀或?qū)懙奈恍畔⒁约霸趯?xiě)寄存器狀態(tài)下將被寫(xiě)到寄存器的數(shù)據(jù)信息。如圖5所示，是在寫(xiě)寄存器狀態(tài)下的數(shù)據(jù)格式，其中bit15和bit14為缺省值00，bit13為讀/寫(xiě)位（1表示寫(xiě)，0表示讀）。
AD545僅有兩個(gè)控制寄存器（標(biāo)識(shí)為1和2）。程序代碼中所提供的控制寄存器設(shè)置值（分別是0x0100和0x0200）是一種通用配置，可以很容易地對(duì)其修改，以滿足所需要的情況。
3.4 關(guān)鍵程序代碼
這里所提供的程序代碼是基于上述硬件連接的單機(jī)模式程序，此程序?qū)C5402的McBSP和AD545進(jìn)行了初始化，并且用DSP的CPU來(lái)完成數(shù)據(jù)的采集和回放（AD545的ADC通道輸入數(shù)據(jù)被送到DAC通道進(jìn)行輸出）。所有代碼在CCS2.0下調(diào)試通過(guò)。
（1）主程序
void main(void)
{……
init_core(); /*初始化DSP*/
……
setup_codec(&McBSP_ch1,codec_