WM9713L AC97音频+触摸屏编解码器

———WM9713LAC'97音频+触摸屏编解码器说明

WM9713L是一种高度集成的输入/输出设备专为移动计算和通信而设计。

该芯片设计用于双编解码器操作，通过交流链路支持高保真立体声编解码器功能接口，并额外支持语音编解码器功能通过一个PCM型同步串行端口（SSP）。第三个辅助设备提供DAC，可用于支持生成不同样品的监督音或铃声等向主编解码器收费。

该设备可直接连接到4线或5线触摸屏、单声道或立体声话筒、立体声耳机和立体声扬声器，减少了系统。耳机的无盖连接，可使用扬声器和耳机，节省成本和董事会区域。此外，多个模拟输入和输出提供的管脚可与模拟管无缝集成连接的无线通信设备。

所有设备功能都通过符合AC97标准的单AC链路接口。

24.576MHz主时钟可以直接输入或由13MHz（或其他频率）内部产生由车载锁相环进行时钟。PLL支持广泛的范围从2.048Mhz到78.6Mhz的输入时钟。

WM9713L在1.8至3.6的电源电压下工作伏特。芯片的每个部分都可以在软件控制，省电。该设备在小型无铅7x7mmQFN封装，非常适合用于手持便携式系统。

特征

AC97版本2.2兼容立体声编解码器

-DAC信噪比94dB，THD–85dB

-ADC信噪比87dB，THD–86dB

-变速率音频，支持所有WinCE采样率

-音调控制、低音增强和3D增强

芯片内45mW耳机驱动器

片上400兆瓦单声道或立体声扬声器驱动程序

立体声、单声道或差分话筒输入

-自动高度控制（ALC）

-麦克风插入和麦克风按钮按下检测

辅助单声道DAC（铃声或直流电平生成）

无线芯片组的无缝接口

电阻式触摸屏接口

-支持4线和5线面板

-12位分辨率，INL±2lsb（0.5像素）

-X，Y和接触压力（Z）测量

-睡眠模式下支持笔下检测

附加的PCM/I2

支持语音编解码器的S接口

PLL衍生音频时钟。

支持从2.048Mhz到78.6Mhz的输入时钟

1.8V至3.6V电源（数字低至1.62V，扬声器高达4.2伏）

7x7mm48针QFN封装

应用

带或不带电话的个人数字助理（PDA）

智能手机

手持和平板电脑

方块图

引脚配置

设备描述

导言

WM9713L是对WM9712的一个主要的pin兼容升级，增加了一个PCM语音编解码器。这个编解码器通过一个PCM类型的音频接口连接，该接口使用GPIO管脚进行连接。

它旨在满足便携式和无线智能手机系统的混合信号要求。它包括录音和回放、触摸屏数字化、电池监控、辅助ADC和GPIO功能，全部通过一个5线交流连接接口控制。另外，PCM语音通过提供一个附加的语音DAC和一个PCM音频序列，支持编解码器功能

接口。

包括一个PLL，以允许不相关的参考时钟用于产生交流链路系统时钟。通常13MHz或2.048Mhz的参考可以用作参考。

软件支持

WM9713L的基本音频功能是与标准AC97设备兼容的软件司机。但是，为了更好地支持触摸面板和其他附加功能，Wolfson微电子为选定的CPU和操作系统提供自定义设备驱动程序。

AC97兼容性

WM9713L使用AC97接口与微处理器或控制器通信。这个音频和GPIO功能在很大程度上符合AC97版本2.2。以下差异

根据AC97标准：

引脚：一些引脚的功能已经改变，以支持特定设备特征。手机和PCBEEP引脚已被移动到不同的位置在设备包上。

包装：WM9713L的默认包装是7×7mm无铅QFN

包裹。

音频混音：WM9713L可处理智能手机的所有音频功能，

包括音频播放、录音、电话、电话录音、铃声音调，以及同时使用这些功能。AC97混频器结构不完全支持这一点。因此，WM9713L采用了改进的AC97混频器有三个独立混音器的建筑。

音调控制、低音增强和3D增强：实现这些功能在数字域中，因此只影响通过音频DAC，不是AC97规定的所有输出信号。

其他一些功能是AC97的附加功能：

用于单声道或立体声扬声器的片上BTL扬声器驱动程序

用于耳扬声器（电话接收器）的片内BTL驱动程序

用于铃声、系统警报等的辅助单声道DAC。

触摸屏控制器

辅助ADC输入

2个电池报警模拟比较器

用于音调控制和3D增强的可编程滤波器特性

与附加语音DAC和现有音频ADC的PCM接口

PLL从无关参考时钟输入创建AC97系统时钟

PCM编解码器

移动电话设备通常需要的PCM语音编解码器功能由WM9713L上的额外语音DAC，通过标准的PCM类型数据接口连接是通过可选使用WM9713L上的4个GPIO管脚构造的。音频输出数据来自一个或两个音频ADC也可以通过这个PCM接口输出，允许一个完整的语音编解码器要实现的功能。此编解码器使用标准AC97主时钟，带WM9713LPCM接口，始终充当主时钟。

音频路径概述

时钟产生

WM9713L支持从两个独立的源进行计时，可通过AC97接口选择：

外部时钟输入MCLKA

外部时钟输入MCLKB

为了运行AC97接口，将源时钟分成适当的频率接口，语音DAC和高保真数字信号处理器通过可编程分割块。时钟速率可以是在运行过程中通过AC97链路改变，以支持替代模式，例如低仅传输语音数据时的电源模式。PLL的出现增加了选择的灵活性输入时钟频率的典型选择是2.048Mhz、4.096MHz或13MHz。

上电时的默认模式假定PLL断电时MCLKA上会出现时钟。

这使得通过AC97链路对数据进行计时，以定义所需的时钟分配器模式和是否需要激活PLL。

注：此时钟可以是任何可用频率。

当MCLKA和MCLKB之间的muxing时，两个时钟必须在至少两个时钟周期内处于活动状态切换事件之后。

时钟分割模式

WM9713L的时钟策略。时钟由CLK_MUX、CLK_SRC控制和S[6:0]。

CLKAX2，CLKBX2——输入端MCLKA和MCLKB上的时钟倍频器。

CLKUMUX—在MCLKA和MCLKB之间进行选择。

CLKUSRC–在外部或PLL衍生时钟参考之间进行选择。

S[3:0]–在主模式下设置语音DAC时钟速率和PCM接口时钟（可用分割比1到16）。

S[6:4]-设置高保真计时速率（可用分割比1到8）。用于设置这些开关的寄存器可以从寄存器地址44h访问（见表1）。

如果模式改变需要从外部时钟切换到PLL生成的时钟，则建议在切换前设置PLL时钟方案所需的时钟分割比在时钟之间。此选项通过两组寄存器SPLL[6:0]和六点半。如果选择了PLL（CLK_SRC=0）S[6:0]=SPLL[6:0]，如果选择了外部时钟（CLK_SRC=1）S[6:0]=SEXT[6:0]。SEXT[6:0]在寄存器地址44h中定义。SPLL[6:0]在寄存器46h（见表3），它还包含与PLL有关的若干独立控制功能。

写入寄存器44h和46h可以在选择PLL输出。

笔式模数转换器

PENADC的时钟名义上运行在768kHz，并由BITCLK导出。除数时钟发生器由PENDIV设置。这使得PENADC时钟频率可以根据功率消耗和转换率考虑。

PLL模式

PLL操作由寄存器46h（见表3）控制，有两种操作模式：

整数N

分数N

PLL已针对8.192MHz范围内的标称输入时钟（PLL_-IN）频率进行了优化-19.661MHz（低频=0）和2.048Mhz–4.9152MHz（低频=1）。

通过使用时钟分频器（div×2/4）对输入频率高达78.6MHz的PLLcan被接纳。通过DIVSEL（0=关）启用输入时钟分频器，并设置分频比按DIVCTL（0=div2，1=div4）

整数N模式

PLL（PLL_-OUT）的标称输出频率为98.304MHz，除以4即可实现24.576MHz的标称系统时钟。

整数除法比（N）由：FPLL_-out/FPLL_-IN确定，并由N[3:0]设置，且必须在整数N运算的范围为5到12（0101=div乘5，1100=div乘12）。注意设置LF=1使输入频率在2.048Mhz–4.096MHz范围内进一步除以4。

整数N模式是通过设置SDM=0来选择的。

分数N模式

分数N模式提供1/222的除法分辨率，并由K[21:0]设置（寄存器46h，请参阅部分PLL寄存器页地址映射）。所需的分区X与分数除K[21:0]和整数除N[3:0]是：

K=（）XN222个其中0（X–N）1，K四舍五入为最接近的整数。

例如，如果锁相环输入时钟为13MHz，而所需的锁相环输出时钟为98.304MHz，则期望的除法X是7.5618。所以N[3:0]是7h，K[21:0]是23f48h98.304MHz时钟。

数据和控制接口

WM9713L有两个接口，一个是数据和控制AC97接口，另一个是仅限数据的PCM接口。

AC97接口可通过专用引脚（SDATAOUT、SDATAIN、SYNC、BITCLK和RESETB）是唯一的控制接口，可以访问设备上的所有数据流，除了那个声音。PCM接口可通过GPIO引脚（PCMCLK、PCMFS、PCMDAC）获得和PCMADC），并提供对语音DAC的访问。它还可以从立体声系统传输数据ADC。这可能很有用，例如，允许通过在一个ADC通道上混合发送和接收路径，并通过PCM发送接口。

AC97接口

接口协议

WM9713Lha是一个用于数据传输和控制的单一AC97接口。交流链路使用5

电线：

SDATAIN（引脚8）将数据从WM9713L传输到控制器

SDATAOUT（引脚5）将数据从控制器传送到WM9713L

BITCLK（引脚6）是一个时钟，由MCLKA或MCLKB输入和提供给控制器。

SYNC是由控制器生成并传递给

WM9713L型

RESETB将WM9713L重置为默认状态交流链路接口（典型情况下，由AC97编解码器生成BITCLK）sdataain和SDATAOUT信号各自携带13个时分多路复用数据流（插槽0到12）。插槽0到12的完整序列称为AC链路帧，包含256位。帧速率为48kHz。这样就可以同时发送和接收多个数据流（例如音频、触摸屏、AUXDAC、控制），采样率高达48kHz。

注：

当应用RESETB时，SDATAOUT和SYNC必须保持低位。必须保持这些信号在复位脉冲的整个持续时间内，尤其是在

重置B。如果在重置过程中设置为高，AC97设备可能进入测试模式。

操作

WM9713L可以使用专用ac实现PCM语音编解码器功能，其中一个或现有的两个高保真ADC。在PCM编解码器模式下，ac输入和ADC输出接口通过一个PCM风格的端口通过GPIO引脚。

此接口可支持一个ADC通道，或立体声/双ADC通道（如果需要）（两个通道的数据作为背对背的字发送到每个PCM帧）。

在纯语音模式下，交流链路仅用于控制信息，而不是音频数据。因此它将通常关闭（PR4=1），除非必须发送控制数据。

PCM接口使用4个GPIO接口管脚，用于时钟、帧和数据输入/输出。如果未启用PCM编解码器功能，则GPIO引脚可用于其他功能，如WM9713L型

接口协议

WM9713LPCM音频接口用于向语音DAC输入数据和输出来自立体声ADC的数据。启用时，PCM音频接口使用四个GPIO引脚：

GPIO1/PCMCLK：位时钟

GPIO3/PCMFS：帧同步

GPIO4/PCMDAC：语音DAC数据输入

GPIO5/PCMADC：立体声ADC数据输出未启用时，GPIO可用于WM9713L上的其他功能。

PCM接口模式

WM9713LPCM音频接口可以配置为以下四种模式之一：

禁用模式：WM9713L禁用并三态所有PCM接口引脚。任何忽略时钟输入，不传输ADC/DAC数据。

从机模式：WM9713L接受PCMCLK和PCMFS作为来自外部来源。

主模式：WM9713L生成PCMCLK和PCMFS作为输出。

部分主模式：WM9713L生成PCMCLK作为输出，并且接受PCMFS作为外部输入。

PCMDAC和PCMADC管脚通常分别用作DAC输入和ADC输出。这个WM9713L允许交换这些功能，允许PCMADC上的DAC输入和ADC输出在PCMDAC上。

PCM音频数据格式

支持四种不同的音频数据格式：

数字信号处理器模式

左对齐

右对齐

这四种模式都是MSB优先。它们描述如下。参考电气定时信息的特征部分。

PCM接口可配置为单声道模式，其中只有一个ADC数据通道输出。在此模式下，接口应配置为数字信号处理器模式。短帧或长帧同步是受支持，且在的第一个（模式B）或第二个（模式A）上升沿上可以使用MSBCLK公司。

注意，在立体声模式下操作时，单声道DAC始终使用PCM接口单声道模式（模式B，FSP=1）在数字信号处理器模式下，左通道主配电板在第一（模式B）或第二（模式A）上升时可用PCMCLK的边缘（可由FSP选择）跟随PCMFS的上升边缘。右通道数据紧跟左声道数据。取决于字长、PCMCLK频率和样本速率，在右通道数据的LSB和下一个通道数据的LSB之间可能有未使用的PCMCLK周期样品。

单麦克风操作

单端配置最多可连接三个麦克风。三个人中的任何一个可以使用MPASEL[1:0]选择MICs作为MPA的输入（寄存器22h，位13:12）。只有MIC2B上的麦克风可选择为MPB。注意，MPABST总是设置选用MPA输入话筒。如果MIC2B是MPA的选定输入，建议MPB已禁用。

双麦克风操作双差分配置最多可连接两个麦克风。这很适合立体声麦克风或噪音消除应用。Mic1连接在MIC2A和MICCM输入和mic2连接在MIC2B和MICCM输入之间，另外，通过MPA输入mux选择的MIC1可以支持另一个麦克风。请注意，麦克风可以单端连接。

双麦克风配置

麦克风偏置电路

微偏压输出提供适用于偏压驻极体类型的低噪声参考电压麦克风和相关的外部电阻偏置网络。参考应用程序推荐外部组件的信息部分。微偏压可以通过寄存器22h中的MBVOL。当MBVOL=0时，MICBIAS=0.9*AVDD，当MBVOL=1时，MICBIAS=0.75*AVDD。

音频混音器

搅拌机概述

WM9713L有四个独立的低功率音频混音器，可满足智能手机、掌上电脑和掌上电脑。这些混频器用于驱动音频输出HPL、HPR、MONO、SPKL、SPKR、OUT3和OUT4。也有两个逆变器用于提供互补输出驱动信号。

耳机混音器

有两个耳机混音器，左耳机混音器和右耳机混音器（HPMIXL和HPMIXR）。这些混频器是立体声输出驱动源。它们是用来驱动立体声的输出HPL和HPR。它们还可用于驱动SPKL和SPKR输出，当用于与OUT3和OUT4一起，它们可以配置为通过两个输出逆变器支持桥接负载（BTL）立体声扬声器输出。以下信号可以混入耳机路径：

MONOIN（由寄存器08h控制，见“音频输入”）

线路L/R（由寄存器0Ah控制，见“音频输入”）

记录PGA的输出（由寄存器14h控制，见“音频ADC”，“创纪录的收益”）

立体声DAC信号（由寄存器0Ch控制，见“音频DAC”）

麦克风信号（由寄存器10h控制，见“音频输入”）

PC嘟嘟声（由寄存器16h控制，见“音频输入”）

DAC信号（由寄存器18h控制，见“音频DAC”）

AUXDAC信号（由寄存器1Ah控制，见“辅助DAC”）在典型的智能手机应用中，耳机信号是MONOIN/ac和侧音（用于电话）和立体声DAC信号（用于音乐播放）。

不使用耳机混音器时，可使用断电寄存器位关闭电源HPLX和HPRX（寄存器3Ch，位[3:2]）。

扬声器混频器

扬声器混频器（SPKMIX）是一个单声道源。它通常用于驱动单声道扬声器BTL配置。以下信号可以混合到扬声器路径中：

MONOIN（由寄存器08h控制，见“音频输入”）

线路L/R（由寄存器0Ah控制，见“音频输入”）

立体声DAC信号（由寄存器0Ch控制，见“音频DAC”）

PC嘟嘟声（由寄存器16h控制，见“音频输入”）

DAC信号（由寄存器18h控制，见“音频DAC”）

AUXDAC信号（由寄存器1Ah控制，见“辅助DAC”）

在典型的智能手机应用中，扬声器信号是AUXDAC（用于系统警报或响铃）的混合信号音频播放）、MONOIN/DAC（用于扬声器功能）和PC_BEEP（用于外部生成的铃声）。

注意，当选择立体声输入对LINEL/R和DACL/R时-6dB，使每个通道上的0dBFS信号相加，以提供立体声混合0dBFS输出。不使用时，可使用断电寄存器位SPKX关闭扬声器混频器的电源（寄存器3Ch，位1）。

单混频器

单声道混频器驱动单声道管脚。以下信号可混入单声道：

线路L/R（由寄存器0Ah控制，见“音频输入”）

记录PGA的输出（由寄存器14h控制，见“音频ADC”，“创纪录的收益”）

立体声DAC信号（由寄存器0Ch控制，见“音频DAC”）

麦克风信号（由寄存器10h控制，见“音频输入”）

PC嘟嘟声（由寄存器16h控制，见“音频输入”）

DAC信号（由寄存器18h控制，见“音频DAC”）

AUXDAC信号（由寄存器12h控制，见“辅助DAC”）

在典型的智能手机应用中，单声道信号是放大的麦克风信号的混合（可能有自动增益控制）和（如果启用）立体声的音频播放信号DAC或辅助DAC。

注意，当选择立体声输入对LINEL/R和DACL/R时-6dB，使每个通道上的0dBFS信号相加，以提供立体声混合0dBFS输出。不使用时，可使用断电寄存器位MX关闭单声道混频器的电源（寄存器3Ch，位0）。

触摸屏界面

WM9713L包括一个触摸板驱动器和数字电路，用于4线或5线电阻触摸面板。实现了以下功能：

X坐标测量

Y坐标测量

笔下检测，具有可编程灵敏度触摸压力测量（仅限4线触摸屏）从COMP1/AUX1（引脚29）、COMP2/AUX2（引脚30）、BMON/AUX3进行辅助测量（销31）或雨刮器/AUX4（销12）

触摸屏数字转换器使用非常低的功率，12位逐次逼近型ADC。这个同样的ADC也可用于电池和辅助测量（参见“电池报警和“电池测量”和“辅助ADC输入”部分）。片上开关矩阵将每个触摸屏端子连接到电源电压TPVDD和接地（TPGND），或根据需要连接到ADC输入。