如何使用10位LVDS串行器/解串器IC對I2S音頻數(shù)據(jù)流進行STP布線

低壓差分信號（車載數(shù)字視頻路由最有效的接口）也可用作傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù)流的低成本解決方案。1本應用筆記詳細介紹了如何使用MAX9205/MAX9206 10位LVDS串行器/解串器（SerDes）IC傳輸多達4個I2S 音頻數(shù)據(jù)流通過 STP 布線。

LVDS串行器的優(yōu)勢

由于每次在模擬域和數(shù)字域之間轉換音頻信號時，音質(zhì)都會降低，因此盡可能將音頻數(shù)據(jù)保持為數(shù)字形式以提供最佳音質(zhì)非常重要。MOST總線設計用于車載音頻數(shù)據(jù)傳輸，但實施成本高昂，對于大多數(shù)應用來說都是矯枉過正的。對于消費類音頻設備，S/PDIF通常用于將壓縮的音頻數(shù)據(jù)從一個音頻設備傳輸?shù)搅硪粋€音頻設備。然而，S/PDIF沒有足夠的帶寬以未壓縮格式傳輸5.1或7.1數(shù)字音頻，并且缺乏用于汽車應用的經(jīng)過驗證的可靠物理層。

使用LVDS傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù)提供了一種強大、低成本、高帶寬的接口解決方案，可以輕松添加到現(xiàn)有硬件中，而不會影響系統(tǒng)資源。I2S流形式的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)可用，可以傳輸?shù)杰囕v中的不同位置，幾乎沒有軟件開銷。通過將音頻數(shù)據(jù)保持為數(shù)字形式，可以從系統(tǒng)中省去多個ADC、DAC和電線，從而為其他功能釋放成本和電路板空間。

LVDS已經(jīng)用于將視頻數(shù)據(jù)從攝像頭、DVD播放器和導航系統(tǒng)路由到車輛中的各種顯示器。其低信號幅度和差分結構使LVDS能夠以低電磁輻射傳輸高帶寬數(shù)據(jù)。

MAX9205/MAX9206方案

MAX9205設計用于從單個參考時鐘發(fā)送10位并行數(shù)據(jù)。為了將I2S信號SCLK、WS和SDA0–3作為數(shù)據(jù)傳輸，我們需要一個與SCLK同步且頻率至少為SCLK兩倍的參考時鐘。

離開線束中的模塊的信號必須具有魯棒性，以承受惡劣的汽車環(huán)境和故障條件。LVDS總線需要交流耦合，以防止在發(fā)生高壓短路情況時損壞。由于MAX9205不會自動對輸出信號進行直流平衡，因此必須確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)實際上是直流平衡的。由于我們使用的十個可用輸入中不超過六個，因此我們可以使用剩余的四個輸入來對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行直流平衡。SCLK和WS信號是對稱信號，因此我們只需要反轉隨機信號SDA0–3并將它們饋送到未使用的輸入中，以確保每個2通道I的1和0的數(shù)量相等。2已傳輸 S 數(shù)據(jù)包。

為了滿足MAX9205的建立和保持時間，并防止MAX9206解串器輸出端產(chǎn)生過多抖動，I2當 S 信號不改變狀態(tài)時，應對其進行采樣。將TCLK_R/F連接至GND，使MAX9205能夠對參考時鐘（TCLK）下降沿的輸入進行采樣。這假設 TCLK 的上升沿對應于 SCLK 更改狀態(tài)的時間。如果這與您的配置不同，請對 TCLK_R/F 進行適當?shù)恼{(diào)整，以確保滿足輸入的建立和保持時間。請參閱下面的圖 1，了解 I 的正確采樣2S 輸入信號。

圖1.I 的采樣2S 輸入信號。

圖 2 說明了應用程序示意圖。

圖2.使用MAX9205/MAX9206傳輸I的原理圖2的音頻數(shù)據(jù)。

原理圖的左側（標有“串行器”）包含串行化和傳輸LVDS音頻數(shù)據(jù)流所需的電路。表1包含串行器電路的元件和信號描述列表。

原理圖的右側（標有“解串器”）包含接收和解串LVDS音頻數(shù)據(jù)流所需的電路。表2包含解串器電路的元件和信號描述列表。

結論

LVDS是車載數(shù)字視頻路由最有效的接口，也是傳輸音頻數(shù)據(jù)的有效接口。MAX9205/MAX9206 LVDS串行器/解串器IC為傳輸多個II提供簡單、低成本的解決方案。2S 音頻在車輛中的兩點之間流。Maxim的下一代LVDS產(chǎn)品將繼續(xù)改進并支持通過同一STP線發(fā)送控制和數(shù)據(jù)，從而消除了對額外控制接口的需求。

審核編輯：郭婷