带集成触摸屏控制器的多媒体AC'97编解码器

说明
WM9705是一款高品质的立体声音频编解码器，带有集成触摸屏控制器。
音频部分符合Intel AC'97 2.2版规范。它执行全双工18位编解码器功能，支持8到48k采样/秒的可变采样率，具有高信噪比。可选AC 97功能包括3D声音增强、线路电平输出、立体声缓冲耳机输出、硬件采样率转换、主/辅模式操作和S/PDIF输出。包括耳机自动检测、I2S输出和单声道输出上的耳机缓冲区。
此外，WM9705集成了一个完整的4线触摸屏控制器，包括芯片屏幕驱动程序、笔下检测功能和压力测量能力。
5针数字双向交流链路串行接口允许在交流97控制器之间传输控制数据、DAC和ADC字。WM9705可在3V或5V或混合3/5V电源上完全运行，采用行业标准48针TQFP封装，机身尺寸为7毫米或更小的7×7×0.9毫米QFN。
特点

AC 97 rev2.2兼容编解码器，带数码笔、18位立体声音频编解码器，片内采样率转换，多通道输入混频器，S/PDIF数字音频输出，AUX和单声道输出上的耳机驱动程序，带坐标和压力测量的4线触摸屏接口，和笔下降检测，从睡眠模式唤醒笔下降，3V到5V操作，广泛的电源管理功能，包括硬件电源下降选项，标准AC'97插脚在48针TQFP封装或48针QFN封装。应用程序，个人数字助理和“智能手机”，PocketPC系统

设备描述
导言
本规范描述了WM9705音频编解码器，该编解码器的软硬件设计与Intel AC 97 rev2.2组件规范兼容。该设备是一个基本的AC'97编解码器的衍生物，增加了对电阻触摸屏笔输入的支持。在英特尔2.1版或2.2版规范中定义的速率下，支持可变速率音频（VRA），并提供SPDIF输出端口，可选用于将PCM DAC信息输出到外部处理器。数码笔功能操作的一个关键特征是，当笔从屏幕上提起时，屏幕驱动活动停止，从而最大限度地降低音频性能下降和功耗。
WM9705提供以下功能：
支持不同音频采样率的Intel指定VRA立体声音频编解码器
带4线笔接口的笔数码器功能，支持笔下降检测、笔压力测量和唤醒笔下降。
辅助ADC输入的温度，电源和电池监测。
笔下标志和ADC忙标志，输出到管脚，并提供屏蔽输入管脚，以便在LCD活动时延迟笔转换
可选的SPDIF和I2S音频输出（SPDIF输出可能是硬件启用的，因此不需要驱动程序支持）
耳机驱动功能和可选的耳机或耳机插件自动检测
强烈建议与本文档同时研究Intel AC 97 rev2.2规范：此规范可从Intel网站下载。
WM9705可在3V或5V或混合3/5V电源上完全运行，采用行业标准48针TQFP封装，机身尺寸为7毫米。
AC'97特点
WM9705实现了AC'97 rev2.2版的基本功能，以及一些增强功能：
支持所有2.2版指定的可变音频采样率
三维立体增强功能。
辅助输出上的耳机支持（插脚39、41）
利用CID0-pin的pin编程实现主/辅编解码
SPDIF音频输出与2.2版兼容的控制设置。

非AC'97功能除了提供AC'97功能外，WM9705还支持：
4线笔数字化器与集成屏幕驱动器，具有高度灵活的操作模式，支持自主屏幕转换，以及辅助转换。由AUX和VID立体声输入管脚驱动的屏幕X和Y连接，它们仍然连接。
单声道输出的耳机驱动功能，带有额外的信号路由开关PSEL，允许将电话输入路由到单声道输出
混频器之后的额外开关HPND允许无DAC信号的混音输出到耳机输出，因此允许无混音的DAC输出到线路输出。
I2S音频输出能力，除了SPDIF输出，允许支持额外的外部音频DAC多通道解决方案。SPDIF输出可能是硬件启用的。
选择将立体声音频ADC输出路由到SPDIF和/或I2S数字输出
自动检测插入AUX耳机输出的耳机或耳机，麦克风信号从耳机插脚到MIC1输入的内部路由。
电池监测输入BMON，支持直接连接到高达6.5V的电池电压。
MPM开关允许将DAC+混频器输出混合到单输出，并将DAC+电话和/或PCBEEP独立混合到线路输出或HPOUT。
重置掉电覆盖–在重置中保持高屏蔽覆盖PR位，强制WM9705进入低功率模式

笔式数字化仪和辅助ADC一个4线输入笔式数字化仪功能包括在WM9705上。该电路包括驱动PDA上使用的典型电阻式触摸屏的驱动电路，以及转换笔输入值的12位分辨率ADC。该ADC还可用于执行在AUXADC、BMON、PCBEEP或电话引脚上存在的电平的附加辅助ADC转换。提供控制位（寄存器78h中的PHIZ），以便在需要时使PCBEEP和电话输入具有高阻抗（内部断开以便切断信号路径）。
笔式数码器功能的操作由数码器控制寄存器76h和78h控制。当结果以AC的97时隙数据格式发回时，ADC转换结果通过从寄存器7Ah中的位[11-0]的内容中读取或通过启用AC链路时隙传输方法（可选）获得。笔式数字转换器ADC是一种具有良好的微分非线性性能的12bit逐次逼近型转换器。
笔式数字转换器ADC可用于转换笔输入数据或AUXADC、BMON、PCBEEP或电话管脚上的电压。因此，可以实现电池监测或温度测量等功能。
提供以下数码笔功能：
支持唤醒笔关闭，笔下检测、压力测量、辅助转换，掩码转换延迟覆盖或同步操作选项，插槽或R/W寄存器数据传输，可编程屏幕驱动采样延迟
可编程笔下降检测阈值
有关笔数码笔操作的详细信息，请参阅“笔数码笔说明”部分。注意，分配给X/Y屏幕连接的管脚通常用于传统AC'97编解码器中的AUX和VID立体声输入。在WM9705中，这些管脚与混频器和ADC输入保持连接，并且可以用作模拟输入，通过混频器输入的增益被固定在0dB。使用适当寄存器中的位15提供正常静音功能。当屏幕被驱动时，建议将这些静音位保留为“静音”。读回寄存器将报告0dB增益和编程的静音值。辅助和视频输入上的ADC增益控制正常工作。
三维立体声增强此设备包含立体声增强电路，设计用于优化设备在典型PC操作环境中使用时的收听体验。也就是说，在显示器的两边放置一对扬声器，空间间隔很小。该电路通过差分左声道和右声道回放数据来创建差分信号，然后使用低通和高通滤波器来过滤该差分信号，低通和高通滤波器的时间常数是使用连接到CX3D管脚33和34的外部电容器来设置的。通常，100nF和47nF的值分别在约100Hz和1kHz处设置高通和低通极点。这个频带对应于耳朵对方向效应最敏感的范围。
滤波后的差分信号通过使用写入寄存器22h比特3到0的4比特值设置的量进行增益调整。值0h禁用，值Fh为最大效果。通常8小时为最佳值。用户界面通常使用一种滑动控件，允许用户调整增强级别以适应程序材料。寄存器20h中的位D13 3D是整个3D使能位。复位寄存器00h将值11000从位D14读回到D10。这与十进制24对应，后者在英特尔注册为Wolfson立体声增强。
注意，设置应用于差分信号的滤波极的外部电容器可以在值上进行调整，甚至可以替换为管脚之间的直接连接。如果进行了这样的调整，则反馈到主信号路径中的差分信号的量可能是显著的，并且可能导致可能限制、扭曲或过驱动信号路径或扬声器的大信号。小心调整这些值，以选择首选的声学效果。没有关于伪立体效果的规定。单声道信号不会应用增强（如果信号同相且振幅相同）。来自PCM DAC通道的信号可以有立体声增强应用。如果需要，也可以绕过它。该功能通过设置位弹出寄存器20h来启用。
可变采样率支持此设备上的DAC和ADC支持Intel AC 97 rev2.1和rev2.2音频速率规范中指定的所有建议采样率。默认速率为48ks/s。如果选择了可选速率并且启用了可变速率音频（寄存器2Ah，位0），AC'97接口将继续以每秒48k字的速率运行，但是数据将以突发的方式通过链路传输，从而实现所选的净采样速率。它取决于AC'97版本2.1/2兼容控制器，以确保以适当的速率向AC链路提供数据并从AC链路接收数据。
通过写入寄存器2Ch（DAC）和32h（ADC）来选择可变速率。ADC和DAC速率可以独立设置，左声道和右声道的速率始终相同。注意，寄存器2Ch只应在DAC通电时写入，类似地，寄存器32h只应在ADC通电时写入（有关电源控制，请参阅寄存器26h）该设备支持按需采样。也就是说，当DAC信号处理电路需要另一个采样时，向控制器发送一个采样请求，控制器必须在其发送的下一帧中用一个数据采样作出响应。例如，如果选择24ks/s的速率，则设备将平均每隔一帧向控制器请求每个立体声dac的采样。请注意，如果将不支持的速率写入其中一个速率寄存器，则该速率将默认为支持的最接近速率。然后，当询问时，寄存器将以设备默认的支持速率响应。
WM9705时钟将根据MCLK频率自动缩放，其中MCLK不等于24.576MHz。在24MHz时钟下，BCLK频率预期为12MHz，采样频率（SYNC0预期为BCLK/256=46.875kHz）。
音频采样率
控制值D15-D0 8000 1F40 11025 2B11 16000 3E80 22050 5622 32000 7D000 44100 AC44 48000 BB80表1支持的可变采样率SPDIF或I2S数字音频数据输出当RESETB设为高时，通过保持引脚44（SPEN）高，或通过写入寄存器2Ah中的SPDIF控制位，可以在硬件中启用WM9705 SPDIF输出。如果SPDIF引脚48在启动时被弱上拉（例如100k）拉高，则寄存器28h中的SPDIF能力位设置为“0”，即无SPDIF能力。这允许填充选项，以便在未提供SPDIF外部组件时，驾驶员将在控制面板中看到“无SPDIF能力”和“灰显”相关框。
另外，数字音频可以使用pin 44（SPEN）作为数据输出以I2S格式输出，并且将帧时钟或LRCLK输出到pin 43。数据通过256fs处的常规BITCLK被记录到管脚44上，如果数据被带到外部DAC，它也将被用作MCLK。此模式下的操作通过在寄存器5Ch中设置位I2S来选择。64fs bitclk也可用，并且可以通过在寄存器74h中设置位I2S64在SPDIF上输出。请注意，I2S操作仅支持48ks/s操作。通过拔销SPEN‘hi’选择SPDIF操作的硬件与I2S操作兼容，前提是在启动时使用弱上拉（约100k）保持SPEN高。启用I2S时，SPEN管脚变为I2S数据输出管脚，并且此管脚上的弱上拉过大。
对于SPDIF和I2S模式，输出的数据可以通过与普通DAC数据相同的插槽中的交流链路从WM9705发送，也可以在不同的插槽中发送。包含SPDIF/I2S数据的输出插槽由寄存器2Ah中的位SPSA[1:0]选择。WM9705在插槽映射方面符合AC'97 rev2.2规范；因此，默认操作模式是从当前使用的音频数据插槽之后的下一个可用数据插槽输出SPDIF或I2S数据。或者，如果需要，可以通过使用SPSA位的选择从任何可用时隙映射数据。下表显示音频DAC和SPDIF/I2S数据的默认插槽映射：（稍后在寄存器描述部分中提供更多详细信息）。

耳机驱动和耳机自动检测耳机驱动功能在HPOUT输出插脚39和41（AC'97 rev2.2规范中称为AUXOUT）和MONOOUT输出插脚37上提供。阻抗通常为16Ω以上的耳机可以连接到这些引脚。建议使用带有适当尺寸电容器的交流耦合，以移除这些输出上的中轨直流基座。AC'97 rev2.2规范建议使用32Ω耳机；如果连接耳机用作耳机，立体声耳塞片平行驱动，则每个振膜的阻抗必须至少为32Ω。在许多应用中，希望能够将立体声耳机连接到耳机输出插脚，或者能够连接单声道耳机，包括耳塞和麦克风。麦克风信号通过典型的3线插孔的尖端连接线发送。在这种情况下，需要能够自动检测耳机或耳机（带麦克风）的连接。与头戴式耳机相比，头戴式耳机和麦克风的主要特点是，麦克风阻抗通常远高于头戴式耳机振膜（假设是典型的动圈式耳机）。因此，可以将微弱的上拉连接到耳机插孔的尖端连接。
当耳机连接时，耳机对地的低阻抗会将直流电平拉低至接近地面。如果插入了带麦克风的耳机，麦克风的高阻抗不会拉低尖端连接的直流电平，该引脚上的直流电现在上升到接近正电源。检测到直流电平的这种变化，因此允许检测从耳机到麦克风的变化（当然也可以不插电）。当检测到此事件时，驱动尖端连接的耳机放大器将关闭，此引脚上的信号将作为麦克风输入路由到MIC1输入。此自动检测比较器通过设置位HSCMP启用。通过在寄存器5Ch中设置位MPUEN来启用上拉电流，并在PENDET引脚上切换中断信号。当设置位HSDT时，mic1输入连接到比较器，其阈值设置在中轨。当比较器输出低时，耳机驱动程序启用。当比较器输出变高时（即上拉电流乘以mic1引脚上的外部对地阻抗大于中轨），耳机放大器关闭，mic1信号从耳机输出引脚（39）内部获取。
耳机自动检测

比较器的输出信号可通过读取寄存器5Ch中的位HSCP来访问。可以通过设置HSEN位来使用自动检测，也可以通过使用HSDT位来使用外部控制，HSDT位是强制耳机三态和麦克风路径切换功能发生的超程。例如，此功能允许使用一个立体声耳机，该耳机的连接线中有一个麦克风和一个开关。开关将耳机转换为单声道耳机，通过插孔上的提示连接连接麦克风。如果在一个产品中使用，比如一个支持MP3的手机，用户只需在耳机线中切换一个开关，就可以从耳机使用切换到耳机使用，这样就可以同时接听或启动电话呼叫。也可以使用上拉电流为具有适当麦克风选择的动态麦克风提供所谓的“幻像电源”。

AC-LINK音频输出帧（SDATAOUT）音频输出帧数据流对应于针对WM9705的DAC输入和控制寄存器的所有数字输出数据的多路复用束。如前所述，每个音频输出帧最多支持12个20位输出数据时隙。时隙0是一个特殊的保留时隙，包含16位，用于AC链路协议基础设施。
在插槽0中，第一个位是全局位（SDATAOUT插槽0，位15），用于标记整个音频帧的有效性。如果有效帧位为1，则表示当前音频帧至少包含一个有效数据的时隙。由WM9705采样的下一个12位位置指示对应的12个时隙中的哪个包含有效数据。
这样，不同采样率的数据流可以在其固定的48kHz音频帧速率下通过AC链路传输。
音频输出帧的开始
一个新的音频输出帧从同步的低到高转换开始，如图13所示。同步与BITCLK的上升沿同步。紧随BITCLK下降沿的WM9705对SYNC断言进行了采样。这个下降沿标志着交流链路的两侧都意识到新音频帧的开始。在BITCLK的下一个上升沿上，AC'97将SDATAOUT转换到插槽0的第一个位位置（有效帧位）。每一个新的位位置在BITCLK的上升沿上呈现给AC link，然后由WM9705在BITCLK的下一下降沿上采样。此序列确保数据转换和传入和传出数据流的后续采样点是时间对齐的。
基线AC'97指定的音频功能必须始终将采样率转换为AC'97控制器上的固定48ks/s。这一要求是必要的，以确保AC'97控制器和WM9705之间的互操作性，除其他外，可以通过定义指定的AC'97基线特性来保证。
SDATAOUT的复合流是MSB对正的（MSB优先），AC'97控制器将所有无效的槽位位置填充为0。
如果在分配的有效时隙内有少于20个有效位，AC'97控制器总是用0填充20位时隙的所有后续无效位位置。
作为一个例子，考虑一个8位的采样流，它正在播放到一个WM9705的dac。前8位位置显示给DAC（MSB justified），后12位位置由AC'97控制器填充0。这确保了无论所实现的DAC（16、18或20位）的分辨率如何，最低有效位都不会引入DC偏置。
当单声道音频采样流从AC'97控制器输出时，左采样流时隙和右采样流时隙都必须填充相同的数据。

数码笔操作
笔数字化器功能包括12位逐次逼近ADC，具有多通道输入多路复用器来选择要转换的信号，以及开关矩阵，以控制信号到电阻触摸屏板的驱动。为了控制和序列转换操作，提供了一个有限状态机。
提供了一种笔向下检测方案，以允许检测笔何时与屏幕接触。这使得触摸屏只能在笔放下时驱动，节省了不必要的功耗。这样可以最大限度地降低由于流经片上屏幕驱动开关的重要电流而导致的音频性能下降。

推荐的外部组件、

编解码器多媒体控制器集成触摸屏启用

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