新型数字化语音接收器CS8411

    摘要：CS8411是美国CRYSTAL公司推出的新一代数字化语音接收器，它可直接缛上来自RS422的总线数据并对符合AEL/EBU、IEC958、S/PDIF、&EIAJCP-340接口标准的数字化语音进行译码。文中介绍了CS8411的特点、内部结构以及典型的应用接口电路。

    关键词：数字化语音 接收器 接口 RS422 CS8411

1 概述

CS8411是单片数字化语音接收器。利用它可直接接收来自RS422总线的数据并对符合AEL/EBU、IEC958、S/PDIF、&EIAJCP-340接口标准的数字化语音进行译码。通过芯片内部锁存环（PLL），CS8411可从接收的数据流中直接恢复时钟和同步信号并产生低波动的MCK（256×Fs）、SCK（64×Fs）、FSYNC（Fs或2×Fs）时钟信号。CS8411芯片内带有可编程的缓冲器内存，通过对内部控制寄存器的写入操作可对芯片功能进行编程；利用外接微处理器对缓冲器进行读操作还可获得数据传输错误类型码、用户数据、通道状态数据、辅助数据等信息。笔者在网络语音考试系统使用了该芯片，从而有效地解决了显示屏信息和语音的同步问题。

2 CS8411的引脚功能和内部结构

2.1 引脚功能

CS8411采用28脚DIP封装，表1所列为其引脚功能说明。

表1 CS8411的引脚功能

2.2 内部结构原理

CS8411的内部组成如图1所示。其中RS422接收器是一个具有50mV迟滞特性的旋密特触发器，这一50mV迟滞特性能有效地抑制一些干扰。

    数据及时恢复电路实际上是一个锁相环路，其二阶环路滤波电容和电阻由FILT引脚接入，主要用于实现如下基本功能：

（1）抑制传输线上的高频干扰；

（2）恢复语音数据；

（3）产生低抖动的MCS（256×Fs）信号。

多路分配器用于把声音样本中的各种数据、声音传输速率代码、数据传输错误代码等分配到相应的后续电路中。

控制寄存器主要是指CR1（2）（注：2为CR1的地址，下同）和CR2（3），使用时，可通过外接微处理器对CR1和CR2的写入操作来对CS8411的工作方式进行编程设定（如缓冲器工作模式和设定，FYNC、SCK的输入和输出方式的设定，A4/FCK引脚功能的选择以及SCK触发沿的设置等）。

状态寄存器和中断允许寄存器是指CS8411内部的两个状态寄存器SR1（0）和SR2（1）以及两个中断允许寄存器IER1（0）和IER2（1）。应当指出：状态寄存器和中断允许寄存器占据着相同的地址空间，访问哪组寄存器可通过设置控制寄存器CR1的IER/SR位来加以确认。状态寄存器SR1和SR2的内容用于反映当前CS8411的工作状态，这些工作状态包括缓冲器是否写入、接收的数据是否有错、错误代码和通道状态是否有变化、语音样本数据是否接收完毕以及当前数据传输速率代码等信息。除数据传输速率代码以外，其它各位均有可能引起中断脉冲的产生。将中断允许寄存器IER1和IER2中的相应位置1或清0，可开放或屏蔽状态寄存器SR1和SR2中对应位的中断。还可以通过外接微处理器响应中断和读入SR1、SR2数据来判断中断源来自何方。对SR1和SR2的读操作将使其内容清0。

缓冲内存分为4字节的用户缓冲内存user(4-7)、通道缓冲内存CS及辅助缓冲内存aux。这些缓冲内存的写入操作由CS8411自动完成，而外接微处理器的响应中断后只对这些缓冲内存进行读操作。

发送端在发送数据时须将数字化语音、用户数据、通道状态数据、辅助数据及效验码等按AES/EBU、IEC958等接口标准进行编码打包。打包发送的数据将被分为若干个数据块，每人分为24个通道状态字，每个通道状态字分为8个结构（frame），每个结构又分为左右声道2个子结构（sub-frame）。这些子结构（sub-frame）也称为语音样本。一个数据块中共有384个语音样本，语音样本的数据格式如图2所示。一个语音样本包括4位同步码、4位辅助数据、20位语音数据、1位数据有效性标志位V、1位用户数据位U、1位通道状态数据C和1位奇偶校验位P。接收的语音样本数据可以经多路分配器送到不同的后续电路中。其中20位语音数据由低位到高位被串行送到语音串行接口的SDATA引脚；而奇偶校验位P和数据有效性标志位V则被分别送到状态寄存器SR1的P、V位上；用户数据位U在经串行移位寄存器移位后，当每8个语音样本数据过后，再将8个串行移入移位寄存器的数据并行输出到用户缓冲内存中，同时设置状态寄存器SR1的FLAG0标志位；而通道状态数据和辅助数据则依据用户数据位以同样的方法分别被送往通道数据缓冲内存和辅助数据缓冲内存中，并同时设置状态寄存器SR1的FLAG2和FLAG1标志位。如果中断允许，状态寄存器SR1中的标志位将引起中断，这样外接微处理器便可读取有信息。用户数据可用作语音接收端设备的控制命令，而通道状态数据则可用作立体声的效率控制指令。

3 应用电路

图3为CS8411的典型接口电路，RS422总线接口有平衡式和非平衡式两种类型。限于篇幅，本文就平衡式接口电路应注意的问题简要地加以说明。图4为有变压器的平衡式接口电路，图5为无变压器的平衡式接口电路。因为CS8411接收器的输入阻抗很大，所以应在RXP和RXN端接入一个110Ω的电阻，以便和线路的阻抗进行匹配。如果不用变压器隔离，则应分别在RXP和RXN端串接一个0.01μF的电容。应当注意：在使用电容耦合时，高频干扰会被耦合到CS8411的输入端，从而影响检测效果。所以在高频干扰严重的地方， 建议采用变压器耦合方式。需要说明的是：如果采用EBV数据标准格式，则必须采用变压器耦合方式。0.1～0.4μF的隔直电容应采用陶瓷电容，并要求线路中有一定的直流电压偏压，否则传输的信号会被衰减。如果没直偏压，则不必接入隔直电容。RS422总线应该是有屏蔽层的双绞线，屏蔽层应接在发送端的地上。