高性能IMEMS数字麦克风简化与SIGMADSP音频处理器的接口 (CN0208)

图1所示电路允许两个iMEMS数字麦克风通过单条数据线与一个音频处理器接口。 ADMP441 由一个MEMS麦克风元件和一个I²S输出ASIC组成，这使得立体声麦克风可以用于音频系统中，麦克风与处理器之间无需编解码器。ADI公司的MEMS麦克风具有高信噪比(SNR)和平坦的宽带频率响应，堪称高性能、低功耗应用的绝佳选择。

最多两个ADMP441麦克风可以输入到SigmaDSP音频处理器 ADAU1446 的单条数据线。ADAU1446最多可以设置9路串行数据输入，因此单个音频处理器最多支持18个ADMP441。

图1. 麦克风与SigmaDSP音频处理器的连接（原理示意图，未显示电源去耦和所有连接）

 

ADMP441麦克风连接到ADAU1446的SDATA_IN引脚。本电路需要的无源元件是电容和电阻：每个ADMP441需要一个0.1 μF旁路电容；SD线需要一个大下拉电阻(100 kΩ)，用以在ADMP441的输出驱动器处于三态时给电容放电。去耦电容应尽可能靠近ADMP441 VDD引脚（引脚7）放置。

图2. SigmaStudio串行输入端口配置：ADMP441麦克风输入至ADAU1446

 

麦克风的VDD与ADAU1446的3.3 V IOVDD应由相同的电源供电。虽然ADMP441可以采用1.8 V至3.3 V的VDD工作，但ADAU1446的IOVDD必须是3.3 V。

为实现I2S数据流，ADMP441与ADAU1446之间需要连接三个信号：帧时钟、位时钟和数据。表1给出了使用ADAU1446串行数据输入端口0时的连接。

两个ADMP441的L/R引脚应采用相反设置，一个上拉至VDD，另一个下拉至地。当下拉至GND时，从麦克风的I₂S接口左通道输出数据；当上拉至VDD时，从麦克风的I₂S接口右通道输出数据。

ADMP441通过将CHIPEN引脚拉高而使能，此引脚既可以直接连接到麦克风的VDD，使麦克风在有电时始终保持使能状态，也可以连接到ADAU1446的GPIO，以便SigmaDSP能够使能和禁用麦克风。

ADMP441的灵敏度为−26 dBFS。在多数应用中，麦克风输出需要将一些增益增加到ADAU1446的信号流中。对于120 dB SPL的满量程信号，SigmaDSP内核最多可以给输入信号增加24 dB的增益而不会发生削波。如果将增益增加给SigmaDSP中的信号，则处理器的输出仍然必须以0 dBFS为限。

寄存器设置
必须设置ADAU1446的寄存器0xE000，以便使能其串行输入端口处理I2S输入。如果此寄存器设置为0xA4 0x00，则串行输入端口0的配置如下：

图2所示为SigmaStudio串行输入端口寄存器控制的屏幕截图。

这里说明的寄存器设置是针对使用串行输入端口0和时钟输入0的情况，但这些设置也可以应用于9个串行输入端口中的任何一个。串行输入1至8通过寄存器0xE001至0xE008控制。如有串行输入端口连接到其它ADMP441麦克风，则相应的寄存器应按照以上就串行输入端口0所述的方式进行设置。

在SigmaStudio原理图中，来自串行输入端口0的数据是在输入单元的引脚0和1上。左通道数据在引脚0上，右通道数据在引脚1上。图3所示为一个简单的SigmaStudio原理图，两个音频通道经过音量控制后连接到输出端。

图3. SigmaStudio原理图：立体声输入，使用串行输入端口0

 

可以使用ADMP441和ADAU1446的评估板，并利用板上的接头轻松进行连接。

设备要求
SigmaStudio GUI软件对PC的要求如下：Windows® 7、Windows Vista、Windows XP Professional或Home Edition (SP2)；128 MB RAM（推荐256 MB）；50 MB可用硬盘空间；1024 × 768屏幕分辨率；USB 2.0数据端口。

此外，还需要ADAU1446评估板(EVAL-ADAU1446EBZ)和ADMP441评估板(EVAL-ADMP441-FLEX)。

开始使用
EVAL-ADMP441Z-FLEX 有8条输出线，包括VDD、地、数据和时钟。VDD线应连接到 EVAL-ADAU1446EBZ上的IOVDD。ADMP441评估板的串行数据端口信号（SD、WS和SCK）可以连接到接头J21上的适当串行数据输入端。

EVAL-ADAU1446EBZ评估板的完整文档参见 用户指南UG-032

EVAL-ADMP441Z-FLEX评估板的完整文档参见 用户指南UG-303

使用SigmaStudio™软件来设置和调整ADAU1446的寄存器及SigmaDSP内核。欲下载SigmaStudio，请访问：www.analog.com/sigmastudiodownload

功能框图
ADAU1446评估板文档提供系统设置说明，以及完整的电路板原理图。所需的唯一外部连接是与PC和ADAU1446音频输出的USB连接。

设置与测试
有关电路描述、跳线设置、配置和测试的更多详细信息，请参阅EVAL-ADAU1446EBZ评估板文档。

音频处理器
也可以用 ADAU1442 或ADAU1445 代替 ADAU1446来设置本电路。这些处理器的区别在于：ADAU1446没有异步采样速率转换器(ASRC)，ADAU1442和ADAU1445则有不同数量的ASRC通道。如果麦克风需要以不同的采样速率工作，或者需要将多个I²S主器件连接到处理器，就可以使用这些带ASRC的处理器。ADAU1442、ADAU1445和ADAU1446全部引脚兼容。

麦克风
只需移除一个ADMP441麦克风，就能设置一个使用单个ADMP441的单声道麦克风电路。在单声道配置中，其它连接保持不变。

其它ADMP441麦克风可以像第一对立体声配置一样，连接到ADAU1446的串行输入端口。