MAX9217MAX9218：音频数据在视频链路中的传输

1、MAX9217/MAX9218：音频数据在视频链路中的传输    MAX9217/MAX9218串行器和解串器芯片组通过一对儿双绞线LVDS链路实现视频数据传输，广泛用于汽车和工业应用领域。视频信号的每一帧总是存在消隐周期，可以利用这些周期“承载”音频数据。在本应用笔记中，我们讨论音频数据的传输格式，视频链路发送数据的方法以及系统实现的具体实例。简介MAX9217/图1.MAX9217/MAX9218的视频链路设置图2.串行链路的视频数据和控制数据格式数字音频数据类型和传输格式数字音频数据有多种不同格式。我MAX9217/MAX9218 串行器和解串器芯

2、片组通过一对儿双绞线LVDS 链路实现视频数据传输，广泛用于汽车和工业应用领域。视频信号的每一帧总是存在消隐周期，可以利用这些周期“承载”音频数据。在本应用笔记中，我们讨论音频数据的传输格式，视频链路发送数据的方法以及系统实现的具体实例。简介MAX9217/图1. MAX9217/MAX9218的视频链路设置图2. 串行链路的视频数据和控制数据格式数字音频数据类型和传输格式数字音频数据有多种不同格式。我们讨论3种最常用的格式：采样数字音频(PCM)、MPEG层3音频(MP3) 2和ATSC数字音频压缩标准(AC3) 3。PCM数字音频是CD ROM或DVD采用的数据格式。对左右声道的音频信号采

3、样得到PCM数字信号，采样率为44.1kHz，精度为16位或32位。因此，精度为16位时，PCM音频数据速率为1.41Mbps；32位时为2.42Mbps。一张700MB CD可保存大约60分钟的16位PCM数据格式的音乐。MP3是MP3播放器采用的音频格式，对PCM音频数据进行压缩编码。立体声MP3数据速率为112kbps至128kbps。对于这种数据速率，解码后的MP3声音效果与CD数字音频的质量相同。AC3是数字TV、HDTV和电影数字音频编码标准。立体声AC3编码后的数据速率为192kbps。为了恢复音频信号，可将编码后的音频数据送入音频解码器芯片，该芯片生成PCM数字数据，传送至音频

4、DAC，最终恢复成模拟音频信号。相反，没有编码的数字音频数据可以直接送入音频DAC。(下面详细说明这种类型的系统实现。)编码或解码音频数据的常用串行音频数字接口是Inter-IC音频总线(I2S) 4。图3所示为I2S接口配置和时序图。每个音频字的边界由信号WS标识。在我们的应用中采用配置模式1。在SCK信号的上升沿，数据被锁存至接收器，但是当SCK保持低电平时，不接收数据。图3. I2S接口配置和时序.使用MAX9217和MAX9218之间的串行链路仿真I2S接口，可以将音频数据从图形控制器一端传送至远端。我们将控制位C3和C4分别分配给SD和WS信号。对于SCK时钟，如果要发送PCM数字音

5、频，可以直接使用MAX9218恢复的像素时钟PCLK_OUT。对于传送MP3或AC3音频，可采用控制位C5为SCK时钟生成一半或较低速率的像素时钟。图4显示了这两种情况的时序波形。为防止接收器溢出，大部分I2S接口需要进行节流控制，连续发送数据时，可以将SCK置低，直接实现节流控制。图4中Case 1，工作期间SCK信号无法置低，可以使用片选引脚/CS关闭接收器。在这种情况下，图4中的Case 1将C6分配给/CS信号。图4. I2S接口的控制数据位波形消隐比和音频数据吞吐率由于音频数据是通过视频信号的消隐周期传输的，我们需要确定给定像素频率fP下行消隐比和场消隐比。图5所示为显示面板上的行消

6、隐和场消隐周期。图5. 行消隐和场消隐以RL表示行消隐比，RF表示场消隐比，由图5所示，我们可以按以下各式计算这些比值：RL = (I1 + I2) / L和RF = (f1+ f2) / F由此得到音频数据吞吐率RA，即：RA = (RFF + (1 - RF) RLL) fP其中F和L是消隐周期中的音频数据传输利用率。利用率是指整个消隐周期中，音频数据传输所占的比例，是节流控制的结果。作为一个实例，表1所示参数为3种类型的音频数据设置数据速率。表1. 不同类型音频数据的消隐参数设置Audio Data TypefPRARBData Rate16-Bit PCM Audio Data3581

7、%82%MP335%38.5%128Kbps*AC350.3%60%192Kbps*.*注：MP3和AC3音频数据都含有头文件。考虑到这些信息后，实际的编码数据速率会稍高一些2, 3。系统实现要在面板端播放音频信号，我们需要将PCM数据送至音频DAC或解码MP3和AC3数据，然后将其送至音频DAC。由于没有反向通道将握手信号回送给控制器，解码器主机时钟必须与像素时钟同步，以防止数据上溢或下溢。图6所示为编码和未编码数据音频重放的系统结构图。图6. 面板端音频重放实现在上述结构图中，采用了3次I2S接口。从左边开始，第一和第二个I2S接口的数据速率相同，能够达到35MHz。第三个接口MAX9850 DirectDrive耳机放大器5接口，速率固定为音频采样率的倍数。时钟SCK2送入MAX9491多路时钟发生器6，它产生解码器、FIFO和MAX9850的同步时钟。MAX9491提供包含OTP的两个可编程PLL，是本应用的理想频率合成器。Case 1适用于提供解码PCM音频数据的图形控制器，Case 2用于面板端压缩数据的解码。Case 1的节流控制由/CS引脚实现，Case 2中通过空闲SCK时钟实现。