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FM31系列数字语音处理芯片在双向降噪手机中的应用

作者:时间:2010-08-31来源:网络收藏

图2 FM31系列芯片在含有COEDC芯片的手机平台典型应用


电源:使用单独可控的1.2V低压降直流稳压器给FM31的核和锁相环电路供电,并使用磁珠和电容滤波。数字输入输出引脚电源VDDIO可以根据外部系统的电压来选择,范围为1.8~3.3V。数字麦克风电源可以使用VDDIO。


数字麦克风接口:FM31提供给数字麦克风1.024MHz的时钟信号。麦克风拾取声音信号64kHz过采样转换成脉冲密度调制(PDM)的数据流送给FM31,其内置数字滤波器将数据流降低成16kHz采样率16位的脉冲编码调制接口(PCM)信号(见图3)。主麦克风(MIC0)和参考麦克风(MIC1)的数据分别位于时钟信号的低周期(A0→B0→C0→D0→E0…)和高周期(V1→W1→X1→Y1→Z1…)。

图3 FM31数字麦克风接口信号


I2S接口:FM31两路数字信号接口,通过参数可以配置成内部集成电路声音接口(I2S),正常处理模式支持8kHz或16kHz的数字信号,共享时钟和同步信号直通模式支持48kHz的多媒体音乐信号。I2S接口可以配置成主模式,提供外设时钟和帧同步信号,或者配置成从模式,时钟和帧同步信号从主机获得,在帧同步为高的周期为左声道或右声道数据,数据可以是零时钟延时或一个时钟延时,可在时钟上升沿或下降沿被锁定。图4为I2S格式举例:I2S下降沿锁定数据,数据一个时钟延时,帧同步高为左声道数据。
I2S接口可以配置成单声道的脉冲编码调制接口(PCM),支持8位A律、μ律,13位PCM符号扩展,13位PCM零扩充和16位线性PCM格式。

图4 I2S格式举例


控制接口和时钟信号接口:控制端口包含复位控制(RST#),省电控制(PWDN#),直通控制(BP#)和串行主机接口(SHI)。SHI接口用来配置FM31的参数,最大支持400kHz的时钟信号,SHI上拉电阻使用2.2kΩ。FM31内建锁相环,可以支持多种时钟输入:在3~32MHz之间按1MHz步长增加,或在4.096~32.768MHz之间按2.048MHz步长增加。


软件控制和工作模式切换:FM31工作模式包含上电的初始化配置,省电模式,唤醒模式,手持模式,免提模式和直通模式。上电的初始化配置:外部时钟开始产生并输入到MCLK,打开VDDIO,省电控制和直通控制设置高电平,复位控制为低电平,等待1ms以后,打开VDDC/P,再等待1ms以后,复位控制设置成高电平,最后等待10ms以后完成复位。通过串行主机接口下载FM31初始化参数,完成初始化配置,将省电控制置低,FM31进入到省电模式,关闭主时钟MCK。当有电话进或出,或录音、播放音乐时,打开主时钟,将省电控制置高,唤醒FM31,复位控制为低电平超过100μs,再将复位控制设置成高电平,等待10ms以后完成复位,主控制器根据工作模式通过串行主机接口下载相应参数。手持和免提模式切换时,将复位控制设置为低电平超过100μs,然后将复位控制设置成高电平,等待10ms以后完成复位,下载免提或手持模式的参数。通话完成以后,等待一段时间以后将省电控制置低,FM31便会关闭主时钟MCK,进入到省电模式。


参数调试:包含系统参数配置和性能参数调试。系统参数配置包含时钟频率配置,芯片接口配置和系统增益分配。根据主时钟频率,设置锁相环分频系数;根据基带芯片连接方式和数字接口格式配置两路I2S或PCM接口的格式和上下行信号路径;根据系统信号大小,合理分配模拟和数字域的增益,满足发送和接受响度、失真度的要求。性能参数调试包含清晰语音引擎参数,噪声抑制和回声消除参数的调试。噪声抑制调试分为上行降噪参数调试,下行稳态噪声抑制参数调试。调整上行噪声抑制时,分别测量两个麦克风近距离讲话和远距离噪声的信号差别,根据差异设置麦克风自动校准参数;通过活动语音检测指示调整时域噪声抑制参数,调整频域噪声抑制参数和残余噪声平滑参数,使在语音质量的情况下,噪声抑制性能达到最优。调试下行稳态噪声抑制参数,设定噪声抑制的分贝数,调整低频和高频段的噪声增益。



关键词: 音频

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