基于DSP的混合信號(hào)解決方案解決高級(jí)音頻處理難題
從20世紀(jì)70年代產(chǎn)生構(gòu)想以來，特別是在過去十年間，數(shù)據(jù)信號(hào)處理(DSP)在媒體應(yīng)用激增的推動(dòng)下，已經(jīng)成為了一項(xiàng)耳熟能詳?shù)募夹g(shù)。從用于軍事的語音和圖像處理開始，這項(xiàng)技術(shù)首先發(fā)展進(jìn)入音頻和視頻的應(yīng)用環(huán)境，隨即又進(jìn)入了更加主流的電子領(lǐng)域。
今天，設(shè)計(jì)師們正面臨著如下一系列信號(hào)處理方面的挑戰(zhàn)：要求同時(shí)具備先進(jìn)的功能性、便攜性和低耗能性的應(yīng)用，其要求不斷增加。音頻領(lǐng)域是個(gè)典型應(yīng)用：從專業(yè)耳機(jī)到電子聽診器和遙感器，新的應(yīng)用不斷出現(xiàn)，這就要求工程師利用電池供電，以相對(duì)較低的成本和小型化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)音頻壓縮和錄音、聲音管理、回波消除和言語處理。
但是應(yīng)用的便攜性增加了這些挑戰(zhàn)的難度：低能耗不僅僅要求提高電池壽命，還要求降低電池的尺寸大小和重量。尺寸限制還要求組件數(shù)量越少越好，而設(shè)備的復(fù)雜性則不斷隨著市場(chǎng)要求產(chǎn)品所具特色的增加而增加。最后，市場(chǎng)的快速變化向設(shè)計(jì)師們施壓，他們必須比以前更加迅速地完成項(xiàng)目，并盡快將他們的想法轉(zhuǎn)化成銷售額。因此，IP復(fù)用或某些形式的可編程性至關(guān)重要。
有充分證據(jù)證明，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理功能集成的驅(qū)動(dòng)力也對(duì)傳統(tǒng)上模擬和數(shù)字電子技術(shù)之間的分離造成了沖擊，使得混合信號(hào)的IC設(shè)計(jì)更加普遍。對(duì)于芯片設(shè)計(jì)師來說，這本身就困難重重：例如，他們需要設(shè)計(jì)具備多重地和電源的組件，并確保模擬和數(shù)字兩部分之間的充分隔離，因?yàn)槠渲幸徊糠挚赡芨蓴_到另一部分。
盡管存在這些固有的難題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的需求已經(jīng)使模擬和數(shù)字技術(shù)集成于芯片上變得不可避免。產(chǎn)業(yè)從許多不同的方向解決了這個(gè)問題：線性電路的制造商已經(jīng)開始向他們的設(shè)備添加數(shù)字功能；同時(shí)可編程邏輯技術(shù)的供應(yīng)商也已經(jīng)嘗試集成模擬功能。但是，最重要和最成功的事情可能是，微處理器、DSP以及DSP核心的制造商一直努力在芯片上集成更多外圍功能。今天，具有真正專門知識(shí)和處理技術(shù)的設(shè)備供應(yīng)商可以提供具備ADC、DAC、顯示驅(qū)動(dòng)器、電源管理、集成放大器以及許多在特殊應(yīng)用中普遍使用的外圍支持功能的單芯片信號(hào)處理解決方案。
單芯片音頻處理解決方案
圖1展示了由AMI半導(dǎo)體公司開發(fā)的經(jīng)優(yōu)化的混合信號(hào)片上系統(tǒng)音頻處理解決方案的示意圖。這款被稱為BelaSigna™ 250的芯片提供了一個(gè)極好的例子，證明了當(dāng)前使用最新的混合信號(hào)半導(dǎo)體處理技術(shù)而可能達(dá)到的集成水平。
該設(shè)備以將非同尋常的功率效率與高性能有機(jī)結(jié)合的平行處理架構(gòu)為基礎(chǔ)，構(gòu)成了一個(gè)完整的音頻解決方案，包括ADC與DAC、濾波器、放大器和電源管理電路。使用一個(gè)完全可編程的16位定點(diǎn)雙哈佛架構(gòu)DSP核心作為其主處理器，意味著BelaSigna 250可以迅速地在軟件中進(jìn)行配置——利用AMIS或第三方軟件合作伙伴提供的程序庫功能，使這個(gè)進(jìn)程得以加速。
