摘要：文中主要介紹了CS8411的特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及典型的應(yīng)用接口電路。CS8411是美國CRYSTAL公司推出的一款新一代數(shù)字化語音接收器，它可直接縟上來自RS422的總線數(shù)據(jù)并對符合AEL/EBU、IEC958、S/PDIF和EIAJ CP-340接口標準的數(shù)字化語音進行譯碼。

    1 概述

    CS8411是單片數(shù)字化語音接收器，用來接收音頻數(shù)據(jù)并對其進行解碼，接口標準有AEL/EBU、IEC958、S/PDIF和EIAJ CP-340。通過芯片內(nèi)部鎖存環(huán)（PLL），CS8411可從接收的數(shù)據(jù)流中直接恢復(fù)時鐘和同步信號并產(chǎn)生低波動的MCK（256×Fs）、SCK（64×Fs）、FSYNC（Fs或2×Fs）時鐘信號。差動和單端輸入信號都能被解碼。CS8411芯片有一個可以進行設(shè)置的內(nèi)部緩沖存儲器，通過對內(nèi)部控制寄存器的寫入操作可對芯片功能進行編程；利用外接微處理器對緩沖器進行讀操作還可獲得數(shù)據(jù)傳輸錯誤類型碼、用戶數(shù)據(jù)、通道狀態(tài)數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)等信息。CS8412把通道、用戶和有效數(shù)據(jù)直接分離到串行輸出口的輸出角上，串行輸出口為重要的通道狀態(tài)位提供輸出角。

    2 CS8411的引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    CS8411采用的是28腳DIP封裝，表1列出的為其引腳功能說明。

表1 CS8411的引腳功能

　　2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理

　　CS8411的內(nèi)部組成如圖1所示。其中RS422接收器是一個具有50mV遲滯特性的旋密特觸發(fā)器，這一50mV遲滯特性能夠有效地抑制一些干擾。RS4222是以差動方式發(fā)送和接受，不需要數(shù)字地線。

　　數(shù)據(jù)及時恢復(fù)電路實際上是一個鎖相環(huán)路，其二階環(huán)路濾波電容和電阻由FILT引腳接入，主要用于實現(xiàn)以下基本功能：

　?。?）能夠有效抑制傳輸線上的高頻干擾；

　?。?）能夠恢復(fù)語音數(shù)據(jù)；

　?。?）產(chǎn)生低抖動的MCS（256×Fs）信號。多路分配器用于把聲音樣本中的各種數(shù)據(jù)、聲音傳輸速率代碼、數(shù)據(jù)傳輸錯誤代碼等分配到相應(yīng)的后續(xù)電路中。

　　控制寄存器（用于控制和確定處理器的操作模式以及當前執(zhí)行任務(wù)的特性）主要是指CR1（2）（注：2為CR1的地址，下同）和CR2（3），使用的時侯可以通過外接微處理器對CR1和CR2的寫入操作來對CS8411的工作方式進行編程設(shè)定（如緩沖器的工作模式和設(shè)定，F(xiàn)YNC、SCK的輸入和輸出方式的設(shè)定，A4/FCK引腳功能的選擇以及SCK觸發(fā)沿的設(shè)等）。

　　狀態(tài)寄存器又名條件碼寄存器，它是計算機系統(tǒng)的部件--控制器的一部分，狀態(tài)寄存器用來存放兩類信息：一類是體現(xiàn)當前指令執(zhí)行結(jié)果的各種狀態(tài)信息（條件碼）；另一類是存放控制信息（PSW：程序狀態(tài)字寄存器），如允許中斷（IF位），跟蹤標志（TF位）等。狀態(tài)寄存器和中斷允許寄存器指的是CS8411內(nèi)部的兩個狀態(tài)寄存器SR1（0）和SR2（1）以及兩個中斷允許寄存器IER1（0）和IER2（1）。應(yīng)當指出：狀態(tài)寄存器和中斷允許寄存器占據(jù)著相同的地址空間，訪問哪組寄存器可以通過設(shè)置控制寄存器CR1的IER/SR位來加以確認。狀態(tài)寄存器SR1和SR2的內(nèi)容用于反映當前CS8411的工作狀態(tài)，這些工作狀態(tài)包括緩沖器是否寫入、接收的數(shù)據(jù)是否有錯、錯誤代碼和通道狀態(tài)是否有變化、語音樣本數(shù)據(jù)是否接收完畢以及當前數(shù)據(jù)傳輸速率代碼等信息。除數(shù)據(jù)傳輸速率代碼以外，其它各位均有可能引起中斷脈沖的產(chǎn)生。將中斷允許寄存器IER1和IER2中的相應(yīng)位置1或清0，可開放或屏蔽狀態(tài)寄存器SR1和SR2中對應(yīng)位的中斷。還可以通過外接微處理器響應(yīng)中斷和讀入SR1、SR2數(shù)據(jù)來判斷中斷源來自何方。對SR1和SR2的讀操作將使其內(nèi)容清0。

　　緩沖內(nèi)存分為4字節(jié)的用戶緩沖內(nèi)存user（4-7）、通道緩沖內(nèi)存CS以及輔助緩沖內(nèi)存aux。這些緩沖內(nèi)存的寫入操作是由CS8411自動完成的，而外接微處理器的響應(yīng)中斷后只對這些緩沖內(nèi)存進行讀操作。

　　發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時必須要將數(shù)字化語音、用戶數(shù)據(jù)、通道狀態(tài)數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)以及效驗碼等按AES/EBU、IEC958等接口標準進行編碼打包。打包發(fā)送的數(shù)據(jù)將會被分成若干個數(shù)據(jù)塊，每人分為24個通道狀態(tài)字，每個通道狀態(tài)字分為8個結(jié)構(gòu)（frame），每個結(jié)構(gòu)又分為左右聲道2個子結(jié)構(gòu)（sub-frame）。這些子結(jié)構(gòu)（sub-frame）也稱為語音樣本。一個數(shù)據(jù)塊中一共有384個語音樣本，語音樣本的數(shù)據(jù)格式如圖2所示。一個語音樣本一共包括4位同步碼、4位輔助數(shù)據(jù)、20位語音數(shù)據(jù)、1位數(shù)據(jù)有效性標志位V、1位用戶數(shù)據(jù)位U、1位通道狀態(tài)數(shù)據(jù)C和1位奇偶校驗位P。接收的語音樣本數(shù)據(jù)可以經(jīng)多路分配器送到不同的后續(xù)電路中。其中20位語音數(shù)據(jù)由低位到高位被串行送到語音串行接口的SDATA引腳；而奇偶校驗位P和數(shù)據(jù)有效性標志位V則被分別送到狀態(tài)寄存器SR1的P、V位上；用戶數(shù)據(jù)位U在經(jīng)串行移位寄存器移位后，當每8個語音樣本數(shù)據(jù)過后，再將8個串行移入移位寄存器的數(shù)據(jù)并行輸出到用戶緩沖內(nèi)存中，同時設(shè)置狀態(tài)寄存器SR1的FLAG0標志位；而通道狀態(tài)數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)則依據(jù)用戶數(shù)據(jù)位以同樣的方法分別被送往通道數(shù)據(jù)緩沖內(nèi)存和輔助數(shù)據(jù)緩沖內(nèi)存中，并同時設(shè)置狀態(tài)寄存器SR1的FLAG2和FLAG1標志位。如果中斷允許，狀態(tài)寄存器SR1中的標志位將引起中斷，這樣外接微處理器便可讀取有信息。用戶數(shù)據(jù)可用作語音接收端設(shè)備的控制命令，而通道狀態(tài)數(shù)據(jù)則可用作立體聲的效率控制指令。

　　3 應(yīng)用電路

　　Rs422全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，多可接10個節(jié)點。即一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端負載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。RS-422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）。RS422的傳輸距離為4000英尺（約1219米），傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的傳輸速率僅為1Mb/s。RS422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的遠端。

　　圖3為CS8411典型的接口電路，RS422總線接口分為平衡式和非平衡式兩種類型。由于考慮篇幅原因，本文就平衡式接口電路應(yīng)注意的問題簡要地加以說明。圖4為有變壓器的平衡式接口電路，圖5為無變壓器的平衡式接口電路。因為CS8411接收器的輸入阻抗很大，所以應(yīng)該在RXP端和RXN端接入一個110Ω的電阻，以便和線路的阻抗進行匹配。如果不用變壓器隔離，那么應(yīng)該分別在RXP端和RXN端串接一個0.01μF的電容。應(yīng)當注意的是：在使用電容耦合時，高頻干擾會被耦合到CS8411的輸入端，從而影響檢測的效果，所以在高頻干擾嚴重的地方， 我們建議采用變壓器耦合的方式。需要說明的是：如果采用的是EBV數(shù)據(jù)標準格式，那么必須采用變壓器耦合方式。0.1～0.4μF的隔直電容應(yīng)該采用陶瓷電容，并要求線路中有一定的直流電壓偏壓，否則傳輸?shù)男盘枙p弱。如果沒有直偏壓，則不需要接入隔直電容。RS422總線應(yīng)該是有屏蔽層的雙絞線，屏蔽層則應(yīng)該接在發(fā)送端的地上。