一种基于RISC-V芯片的数字音频接口的制作方法

本发明涉及数字音频，特别涉及一种基于risc-v芯片的数字音频接口。

背景技术：

1、芯片设计领域热度越来越高，asic(application specific integratedcircuit)专用的集成电路，具有密度高、速度快、成本低的优点。risc(reducedinstruction set computer)是精简指令集架构，特点是开源指令集，而arm(advancedrisc machine)是非开源的，因此基于risc-v((reduced instruction set computingversion 5，一种基于精简指令集risc原则的开放指令集架构)架构的芯片设计越来越受到关注。

2、risc-v架构的芯片，跟fpga(field programmable gate array，现场可编程门阵列)芯片一样，长于处理数字信号。在基于risc-v架构的芯片设计中，大多数外设都是数字接口，而音频接口一般是模拟量。处理音频的一般是音频编解码器，控制器通过i2s(inter-ic sound)、pcm(pulse code modulation)或者pdm(pulse density modulation)接口和音频编解码器进行通信，音频编解码器对外控制麦克或者扬声器。

3、而risc-v架构的芯片擅长处理数字信号，对于音频的处理，一般需要外接音频编解码器。但是，由于音频编解码器的价格较高，增加了设计成本；另一种解决方案是购买音频编解码器的ip，将音频编解码器集成在主芯片内部，但音频编解码器的ip的价格也比较贵。

4、针对risc-v架构芯片设计中，音频接口设计方案的匮乏的问题，本发明提出了一种基于risc-v芯片的数字音频接口。

技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的基于risc-v芯片的数字音频接口。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：包括音频出入单元和音频输出单元；

4、所述音频出入单元包括麦克风和fm收音机，所述音频输出单元包括音效功放模块和扬声器模块；

5、所述fm收音机与麦克风分别接入risc-v芯片，所述risc-v芯片将音频信息通过数字接口以脉冲宽度调制信号pwm的形式输出至pwm-dac转换模块；经pwm-dac转换模块转换为对应的模拟转换信号dac后，连接到音效功放模块的反相输入端，把信号放大后，通过扬声器模块实现音频输出；

6、所述risc-v芯片还连接有fm按键，所述fm按键用于向risc-v芯片发出控制信号，打开或关闭fm收音机，并进行调频和音量设置。

7、所述fm收音机两线式串行总线iic连接到risc-v芯片，同时将输出的左右通道模拟量直接接入音效功放模块的反相输入端，经音效功放模块将信号放大后，通过扬声器模块输出fm收音机的声音。

8、所述fm收音机采用quitic的qn8035芯片，支持60mhz到108mhz全波段调谐，输出的模拟信号直接输入到音效功放模块的反相输入端。

9、所述音效功放模块采用lm4871型音效功率放大器。

10、所述麦克风采用数字麦克，输出脉冲密度调制信号pdm到risc-v芯片。

11、所述数字麦克采用msm261d型数字咪头，供电电压为1.8v或者3.3v，输出接口为两线制的脉冲密度调制信号pdm。

12、所述pwm-dac转换模块采用一阶rc电路结构，滤波器截止频率fc为1/2*πrc；其中，r与c分别为一阶rc电路结构中的电阻阻抗和电容值。

13、所述pwm-dac转换模块的转换频率为脉冲的重复频率，既一个周期；

14、所述pwm-dac转换模块的分辨率为脉冲宽度相对于整个周期的精度，脉冲宽度调制信号pwm的周期为一个最小的脉冲on的时间的256倍。

15、要滤除的脉冲重复频率是所述滤波器的截止频率的50-100倍，以保证滤波器既能过滤到交流部分，也能缩短建立时间。

16、其中，滤波器的设计参数满足：r+c>>rin，c<<rl；

17、其中，r与c分别为一阶rc电路结构中的电阻阻抗和电容值，rin为前级的输出阻抗，rl为后级的输入阻抗。

18、本发明的有益效果是：该基于risc-v芯片的数字音频接口，设计电路简单，方便移植，主芯片只需处理数字信号，解决了内部集成音频编解码器ip较贵，外接音频编解码器硬件设计成本上升的问题，应用于音质要求不高的场景，能够满足不同的客户需要。

1.一种基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：包括音频出入单元和音频输出单元；所述音频出入单元包括麦克风和fm收音机，所述音频输出单元包括音效功放模块和扬声器模块；

2.根据权利要求1所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述fm收音机两线式串行总线iic连接到risc-v芯片，同时将输出的左右通道模拟量直接接入音效功放模块的反相输入端，经音效功放模块将信号放大后，通过扬声器模块输出fm收音机的声音。

3.根据权利要求2所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述fm收音机采用quitic的qn8035芯片，支持60mhz到108mhz全波段调谐，输出的模拟信号直接输入到音效功放模块的反相输入端。

4.根据权利要求1所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述音效功放模块采用lm4871型音效功率放大器。

5.根据权利要求1所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述麦克风采用数字麦克，输出脉冲密度调制信号pdm到risc-v芯片。

6.根据权利要求5所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述数字麦克采用msm261d型数字咪头，供电电压为1.8v或者3.3v，输出接口为两线制的脉冲密度调制信号pdm。

7.根据权利要求1所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述pwm-dac转换模块采用一阶rc电路结构，滤波器截止频率fc为1/2*πrc；其中，r与c分别为一阶rc电路结构中的电阻阻抗和电容值。

8.根据权利要求6所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：所述pwm-dac转换模块的转换频率为脉冲的重复频率，既一个周期；

9.根据权利要求6所述的基于risc-v芯片的数字音频接口，其特征在于：要滤除的脉冲重复频率是所述滤波器的截止频率的50-100倍，以保证滤波器既能过滤到交流部分，也能缩短建立时间；