当今便携式及可穿戴设备基本上都具备录音和音频播放功能,这极大地增强了消费者的使用体验。然而,随着功能的不断增多,消费者却又要求这些设备更轻、更薄、更短、更小,提供更长的续航时间,这趋势令电子元件工程师面临更严苛的设计挑战:需要实现高品质、先进的数字信号处理(DSP)算法,并节省空间和省电。为此,安森美半导体推出 LC823450 超低功耗单芯片方案,提供高分辨率的声音处理,并集成音频应用所需的功能,还降低成本。
 
LC823450 概览
LC823450 是音频处理系统大规模集成电路(LSI),为其供电的是高能效的 ARM® Cortex®-M3 核和 32 位 /192 kHz 音频处理引擎,支持基于硬件的 MP3 编码 / 解码和无线音频,提升性能和电源能效。LC823450 以其充足的片上 SRAM(1656k 字节),为音频处理和应用任务提供大量内存,无需配备辅助内存芯片。设计人员还可利用丰富的集成的音频外围器件如模拟 / 数字转换器、锁相环和 D 类放大器。此外,行业标准接口如 SPI、I2C、SDCard 和 UART 使产品设计人员能内置通用连接。
 
 
图 1:低功耗、高分辨率音频处理系统 LSI——LC823450
 
LC823450 的优势
1.  超低功耗
 
LC823450 采用了超低功耗技术,该技术广泛用于录音机(语音、音乐录制)、移动音乐手机及便携式记忆播放器的音乐播放,提供市场上最长的电池使用时间。经基准测试,LC823450 较竞争对手的器件多 70%的播放时间。
 
2.  小尺寸
 
LC823450 具有集成的模拟功能,因而减小 PCB 空间。尤其在采用 WLCSP 封装方式时,其封装尺寸仅 5.52mm x 5.33mm,较竞争对手的同类器件小约 50%,符合可穿戴应用更纤薄的趋势。
 
3.软件模块和 DSP 算法
 
为加快软件设计和最大限度地降低开发成本,安森美半导体提供一站式软件服务,包括大量免除专利使用费和免授权费的数字信号处理(DSP)代码程序库,和基于客户要求的开发服务,包括先进的功能如噪声消除器,和增强低频播放的低频智能虚拟励磁(S-Live)。在移动设备中,通常使用一个小型扬声器来减小设备尺寸和重量。但小型扬声器无法播放低频,音质也会下降。S-Live 使用安森美半导体专利的心理声学低音增强算法,虚拟地播放低音信号。噪声消除器在音频应用中可用于非平稳噪声消除。
 
LC823450 的特性
 
图 2:LC823450 框图
 
1.  Cortex-M3 双核,AMBA®(AHB/APB)系统
 
·内部 SRAM (1.5M 字节)
 
·内部 ROM (256 字节)
 
·SDRAM 控制器
 
64M 至 256M 位 SDRAM / 移动 SDRAM
 
·外存储器控制器
 
支持 NOR Flash、SRAM、ROM,和 8/16 位 LCD 控制器接口
 
可提供内部 ROM boot 和外存储器 boot
 
·DMA 控制器(8ch)
 
·中断控制器(外部 90ch,内部 82ch)
 
·串行外设接口 SPI(1ch)
 
·串行 Flash 接口(1ch)
 
可提供四线串行外设接口、高速缓冲存储器(16k 字节、4 路组相联、128 线)功能
 
1.8 V 专用电源
 
·UART (3ch)
 
UART1: 流控制 (清除发送、请求发送)
 
UART0,UART2:流控制
 
·I2C (2ch) 单主机
 
·GPIO (90ch)
 
·Plain Timer / 看门狗定时器 (1ch x 3)
 
·多重定时器 (2ch x 4)
 
·10 位 ADC (6ch)
 
·SD 卡 接口 (3ch)
 
SD0:支持 eSD/eMMC boot (内置 ROM Boot 功能) ,1.8 V 专用电源
 
SD1:多路内存条接口,1.8 V 专用电源
 
SD2:1.8 V 专用电源
 
·USB2.0 主机 (高速 / 全速 / 低速)控制器,器件 (高速 / 全速)控制器。USB 功能要求集成的物理层 Xtal (XT1)
 
48 MHz 用于主机,12/20/24/48 MHz 用于器件 OTG 功能,主机和器件共享集成的物理层
 
·实时时钟 (RTC)
 
可提供通用 RTC 和 KeyInt RTC 两种模式,KeyInt RTC 可实现上电功能
 
·支持串行线调试 (SWD)作为调试接口
 
支持串行线查看器 (SWV)作为跟踪接口,仅可跟踪一个 Cortex-M3 核
 
2.  基于硬件的 MP3 编码 / 解码器:MP3 MPEG1,MPEG2,MPEG2.5
 
3.  LPDSP32 系统
 
·内部 SRAM (120k 字节)
 
·内部 ROM (220k 字节)
 
·WMA (微软 WMA 解码器配置文件)
 
·AAC (MPEG4 LC-AAC)
 
·可变速控制播放 (0.5 至 4 倍速度)
 
以 WMA 和 AAC 播放时,高达 2 倍速度
 
以 PCM 播放时高达 4 倍速度
 
以基于硬件的 MP3 播放时,高达 4 倍速度
 
·噪声消除器
 
4.可提供蓝牙协议栈
 
5.其它音频功能
 
·6 波段均衡器 (EQ3)
 
·音量,静音
 
·噪音计
 
·音频定时器 / 中断发生器
 
·16/24/32 位 192 kHz PCM 接口 (2ch x 2)
 
·同步采样频率转换器(SSRC)
 
·异步采样频率转换器(ASRC):减小抖动功能支持 USB 音频级和蓝牙串流
 
·Beep 发生器
 
·数字麦克风接口 (2ch x 1)
 
·16 位音频 DAC (2ch)
 
D 类放大器用于耳机 (2ch)。需要外置 LC 低通滤波器
 
6.音频时钟发生器
 
·专用锁相环用于音频
 
·可选的锁相环参考时钟
 
总结
安森美半导体的先进音频处理单芯片方案 LC823450 具备领先的集成度和高电源能效,为便携式及可穿戴等移动设备提供更优越的体验,高分辨率音频将听觉享受提升到新的水平。丰富的集成特性、硬件加速功能和简单的软件条款,简化产品设计人员的工作,缩减开发成本,加快产品上市。LC823450 相关技术文档,包括应用注释、评估板使用手册、物料单及电路原理图等可于