[实用新型]采用单一12MHz晶振的USB声卡

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字音频播放设备的USB声卡，具体是一种采用单一12MHz晶振的USB声卡。

背景技术

现有的数字音频播放器大都集成了USB主从控制接口（USB OTG）用作数据传输，同时作为一种新兴起的扩展功能，USB声卡(USB Audio)很受青睐。当音频播放器激活USB声卡功能插入电脑时，电脑操作系统自动识别并切换系统默认音频设备为USB声卡，同时使用44.1KHz的音频采样率来设置USB声卡。这样44.1K采样率的数字音频流按照标准USB音频设备协议规定的数据包打包，然后通过USB总线以12MHz时钟传输到音频播放器；在音频播放器端，通过一定方式将该数据包与音频发送口-标准I²S的基准时钟MCLK同步，并通过I²S口传送到音频数模转换(音频数模转换模块)模块。这其中，音频USB数据包与标准音频发送口——I²S的同步是一个关键的技术问题。

目前USB声卡有两类方式来实现上述的关键技术。一类是自适应的异步USB模式，如图1所示，系统使用12MHz的晶振外，单独使用一个音频专用的晶振（如11.2896MHz）来实现一个精确的44.1KHz的时钟，同时依据该44.1KHz对应的数据处理节拍来实时反馈一个同步信号给电脑，这样，电脑能够动态调整发送数据包的节奏。但是由于操作系统是多任务环境，当系统负荷较重时，实时性相对较高的音频任务执行同步事件时会受到很大冲击，导致音频USB数据包传送不稳定。

一类就是本实用新型所涉及到的同步USB模式，如图2所示，使用单一的12MHz晶振，将所有的时钟统一到USB的12MHz总线时钟上来，通过数字分频得到一个相对精确度较高的音频采样时钟—44.1176KHz。工作时，电脑端以固定的节拍发送给定长度的音频数据包，播放器需要通过一定的手段来解决上述音频USB数据包与数字音频接口的同步问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对以上后一种的同步USB模式，提出一种采用单一12MHz晶振的USB声卡，解决上述同步问题，以一种简便并且低成本的设计，来提供基于数字音频播放设备的USB声卡方案。

按照本实用新型提供的技术方案，所述采用单一12MHz晶振的USB声卡包括：相互连接的数字音频解码芯片和USB控制器，所述数字音频解码芯片和USB控制器的时钟输入端连接一个12MHz晶振，USB控制器通过USB总线连接USB接口，所述数字音频解码芯片还连接音频数模转换模块，音频数模转换模块的输出端连接音频功率放大器。

所述数字音频解码芯片包括：USB音频模块的输出连接环形数据缓冲区，环形数据缓冲区连接音频I²S模块。

所述12MHz晶振通过锁相环模块连接所述数字音频解码芯片。

本实用新型技术采用同步USB工作模式，系统中只用到唯一的一个12MHz晶振作为USB声卡各个相应环节的基准时钟，同时使用合适的缓冲区来实现音频USB数据包到I²S数据的转换，其间使用一种特定的简易插值方法对缓冲区中的音频数据插入采样点，这样能够很好地实现音频USB数据包与I²S数据接口间的同步。

本实用新型只用一个12MHZ晶振；音频数模转换模块基频由该12MHz晶振提供;音频数模转换模块的I²S使用44.1176KHz时钟由该12MHz晶振经数字分频提供。降低了硬件方案的设计难度，同时也减少了方案的生产成本。采用本实用新型技术，能够很方便简单的在通用的、支持USB从设备功能的媒体播放器上扩展USB声卡功能。

附图说明

图1是通用的自适应异步USB模式系统结构图。

图2是本实用新型采用的同步USB模式系统结构框图。

图3是本实用新型的同步结构描述图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。