USB声卡设计与实现

发布时间：2020-05-19 17:54

【摘要】：本文论证了如何设计和实现USB声卡。在本文中以USB音频类设备规范和定义以及协议的基础知识介绍开始,之后确定了USB声卡的拓扑结构图。在此基础之上确定了电路的功能模块图,最终根据功能模块图选定了实现声卡的硬件集成电路以及声卡的电路。最后基于USB声卡规格以及USB音频类设备协议完成了软件部分设计。本设计的硬件电路是以带有12C接口和外部RAM拓展接口的微处理器(MCU) CY7C67300和可编程门阵列(FPGA) FLEX10K以及PCM音频编解码功能芯片UDA1342组合而成。CY7C67300负责与USB主机进行通信,包括响应主机的请求、报告设备描述符、传输音频数据流等；FLEX10K用于音频信号的处理,以及主机发出的控制信号处理；UDA1342内部有16位的ADC和DAC,负责PCM码的编解码即把数字音频数据转成模拟信号输出给耳机或是音箱以及把MIC输入的模拟音频信号转换成数字音频信号送给主机。并且它附带有静音和音量调节功能,收到由FPGA送来控制数据后进行音量调节和静音控制。本设计实现了通过USB总线传输音频数据完整声卡功能。由于USB声卡处于机箱外部避免了计算机机内部的干扰并且以16位的编解码处理使音质更加完美。另外也实现了主机控制和声卡外接按键控制两种音量调节和静音功能。本设计可以选用功能更强MCU配合Audio Codec IC不选用FPGA来实现声卡功能,但是在实际的硬件电路设计时候确着重考虑了利用FPGA担当更多的功能,减少MCU的作用,其更深远的目的在于通过硬件电路的验证和性能测试确定了更多的电路架构的可行性和稳定可靠性。从而可以以此为参考完成单芯片USB声卡驱动IC的电路设计。
【图文】：

拓扑结构图,声卡

2.4USB声卡拓扑结构设计前面介绍了USB声卡的工作原理，以此为基础并考虑到本声卡的设计的规格确定了本设计的USB声卡的拓扑结构，如图2一2。本设计中接口(Interfaee)、终端(Terminal)、单元(Unit)配置如下:.四个接口分别IF#O:音频控制接口;工F#1、工F#2音数据频流接口;工 F#3HID接口。.四个端点，， EndPoint#0;EndPoint#l;EndPoint#2;EndPoint#3分别与工F#O;IF#1;IF#2;IF#3配置在一起。.四个输终端:TIDI、TID4是输入终端;T工D2、T工DS是输出终端。.两个特征单元FU:UID3U工D6分别对输出音频和MIC输入音量进行大小调节，以及静音控制二\，_厂厂—一一一一一一一一一一一一一………End一POin·#O… 00 llllllllllllllllllll lllllEnd一Point#1{一一函布石--曰{{‘翅姐二旦址二她二运e--」ITTIDI_oT_了ID2 Analogout〔二李广—一一一一一一一一一一一一End一POint材2(IF#2)盯TIDS工TTID4 AnalogIN乍二朴 udioStreamInterfaC‘________一_____J(IF#0) AudioControlInterfaeeEnd一Point#3(IF#3) HIDInterfaee一Jse||||||图2一 2USB声卡拓扑结构图

框图,声卡,电路功能,框图

UsB声卡设计与实现第三章硬件平台的设计与实现音频数据传输中输入输出码流的速度匹配和同步问题;USB主机请求响应和执行问题。音频信号模拟和数字转换问题。3.2.2功能原理框图的设计本设计针对这些问题的解决确定了硬件电路的功能原理结构如图3一1。电路主要由6部分构成:USBInterfaee;USBPr。t。eolContr。1;MemoryInterfaCe:CloekGenerate;FouneionController;A况/DACInterfaee;
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP334.7

【参考文献】