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2.4GHz无线数字音频芯片nRF24Z1及其应用

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:414

1. 引言

nrf24z1是挪威nordic半导体公司于2005年推出的单片式cd(compact disc,光盘)音质无线数字音频芯片,其能以24位48khz的速度处理数字音频流。芯片工作于2.4ghz自由频段,工作电压为2.0~3.6伏,片内集成了电压管理器,能够最大限度地抑制噪声。nrf24z1有i2s串行接口和s/pdif接口(索尼/菲利浦数字接口)两种数字音频接口,i2s提供了与各种低成本的a/d(模/数转换)和d/a(数/模转换)的无缝连接,s/pdif 接口提供了与pc和环绕设备的直接接口。通过spi或i2c接口来对芯片进行控制。同时还提供了控制信息如音量,平衡,显示等双向传输的功能,是一个使用、性能、成本相结合的数字音频芯片。可应用于cd无线耳机、无线音箱、mp3无线耳机、无线音频下载器等系统中。

2. 无线音频系统

nrf24z1能够以高达1.54mbit/s的速率处理音频流,音频数据的输入/输出、射频协议和射频连接等工作由片内的硬件完成。图1所示为使用nrf24z1的无线音频系统的结构框图,在该系统中,只需使用简单的或低速的微控制器或dsp(数字信号处理器)即可完成系统的控制,微控制器通常通过串行口或并行口控制一些简单的任务,如音量调节等。

图1 使用nrf24z1的无线音频系统框图

由图1可见,音频数据的传输是由一对nrf24z1实现的,音频数据最终提供给接收端的立体声dac(数模转换器)。nrf24z1的初始配置由微控制器通过spi或i2s接口进行控制。在接收端,外围电路如dac的控制可以由发送端的nrf24z1通过控制信道进行控制[1]。如果设计中没有使用微控制器,则配置数据可以通过片外的eeprom/flash存储器进行加载。

在无线音频流处理系统中,音频数据的流向总是从声源(如cd播放器)到声宿(如扬声器)。本系统中,在声源端使用nrf24z1进行音频数据的发送,在声宿端使用nrf24z1进行音频数据的接收。鉴于上述的收发差异性,nrf24z1可能通过mode引脚设置其工作于发射器模式或接收器模式,这两种模式下,nrf24z1片内工作的模块和i/o引脚功能都有很大差异。

3. 芯片结构

3.1音频发射器

当nrf24z1作为音频发射器时,mode引脚必须置为高电平。nrf24z1作为音频发射器时,其片内功能结构如图2所示。i2s接口或s/pdif接口可以用作音频数据的输入接口。i2s接口由clk、data和ws三个引脚组成,s/pdif接口只需要spdio一个引脚,在声源与nrf24z1距离比较近时,推荐使用i2s接口,反之,推荐使用s/pdif接口。

图2  nrf24z1作为音频发射器时的功能结构图

3..1.1音频输入接口[2]

音频发射器的i2s接口支持8、11.025、12、16、22.05、24、32、48和96khz多种接口速率,音频数据可以采用16位、20位或24位三种数字格式。nrf24z1同时也可以用于模拟声源的数据采样,其采样频率为256hz,此时,mclk引脚作为模数转换器的采样时钟引脚。s/pdif接口支持32、44.1和48khz三种采样速率,音频数据可以采用16位、20位或24位三种数字格式。

3..1.2控制接口

当使用外部微控制器来控制nrf24z1时,音频发射器与音频接收器的配置和控制数据可以通过标

准2线接口或spi接口提供,这两个接口也可用于从音频接收器读回状态信息。这两个接口的寄存器地址相同,不能同时使用。2线接口和spi接口通过ssel引脚选用,ssel引脚为低时选用spi接口,ssel引脚为高时,选用标准2线接口。

当不使用外部微控制器来控制nrf24z1时,可以在spi接口或标准2线接口外挂eeprom或flash存储器,nrf24z1在上电或复位时,从存储器读取默认的配置数据。

3.1. 3直接数据输入引脚

nrf24z1音频发射器有两个通用输入引脚dd1和dd0,当ssel引脚为高,dd2引脚和dd1、dd0引脚一起用于直接数据输入,此时,音频接收器端的do2、do1和do0三个引脚的信号为dd2、dd1和dd0引脚的镜像。这些用于控制音频接收器的一些外部开关,这样,音频接收器在没有微控制器的参与也能实现一些简单功能(如音量开关)的控制。

3.1.4中断输出

  在nrf24z1检测到没有音频输入、射频连接断开等信息时,其可以通过irq引脚给微控制器提供中断信号,此时,微控制器可以通过控制接口读取nrf24z1的状态信息。

3.2音频接收器

nrf24z1用作音频接收器时,mode引脚必须为低电平。nrf24z1作为音频接收器时,其片内功

1. 引言

nrf24z1是挪威nordic半导体公司于2005年推出的单片式cd(compact disc,光盘)音质无线数字音频芯片,其能以24位48khz的速度处理数字音频流。芯片工作于2.4ghz自由频段,工作电压为2.0~3.6伏,片内集成了电压管理器,能够最大限度地抑制噪声。nrf24z1有i2s串行接口和s/pdif接口(索尼/菲利浦数字接口)两种数字音频接口,i2s提供了与各种低成本的a/d(模/数转换)和d/a(数/模转换)的无缝连接,s/pdif 接口提供了与pc和环绕设备的直接接口。通过spi或i2c接口来对芯片进行控制。同时还提供了控制信息如音量,平衡,显示等双向传输的功能,是一个使用、性能、成本相结合的数字音频芯片。可应用于cd无线耳机、无线音箱、mp3无线耳机、无线音频下载器等系统中。

2. 无线音频系统

nrf24z1能够以高达1.54mbit/s的速率处理音频流,音频数据的输入/输出、射频协议和射频连接等工作由片内的硬件完成。图1所示为使用nrf24z1的无线音频系统的结构框图,在该系统中,只需使用简单的或低速的微控制器或dsp(数字信号处理器)即可完成系统的控制,微控制器通常通过串行口或并行口控制一些简单的任务,如音量调节等。

图1 使用nrf24z1的无线音频系统框图

由图1可见,音频数据的传输是由一对nrf24z1实现的,音频数据最终提供给接收端的立体声dac(数模转换器)。nrf24z1的初始配置由微控制器通过spi或i2s接口进行控制。在接收端,外围电路如dac的控制可以由发送端的nrf24z1通过控制信道进行控制[1]。如果设计中没有使用微控制器,则配置数据可以通过片外的eeprom/flash存储器进行加载。

在无线音频流处理系统中,音频数据的流向总是从声源(如cd播放器)到声宿(如扬声器)。本系统中,在声源端使用nrf24z1进行音频数据的发送,在声宿端使用nrf24z1进行音频数据的接收。鉴于上述的收发差异性,nrf24z1可能通过mode引脚设置其工作于发射器模式或接收器模式,这两种模式下,nrf24z1片内工作的模块和i/o引脚功能都有很大差异。

3. 芯片结构

3.1音频发射器

当nrf24z1作为音频发射器时,mode引脚必须置为高电平。nrf24z1作为音频发射器时,其片内功能结构如图2所示。i2s接口或s/pdif接口可以用作音频数据的输入接口。i2s接口由clk、data和ws三个引脚组成,s/pdif接口只需要spdio一个引脚,在声源与nrf24z1距离比较近时,推荐使用i2s接口,反之,推荐使用s/pdif接口。

图2  nrf24z1作为音频发射器时的功能结构图

3..1.1音频输入接口[2]

音频发射器的i2s接口支持8、11.025、12、16、22.05、24、32、48和96khz多种接口速率,音频数据可以采用16位、20位或24位三种数字格式。nrf24z1同时也可以用于模拟声源的数据采样,其采样频率为256hz,此时,mclk引脚作为模数转换器的采样时钟引脚。s/pdif接口支持32、44.1和48khz三种采样速率,音频数据可以采用16位、20位或24位三种数字格式。

3..1.2控制接口

当使用外部微控制器来控制nrf24z1时,音频发射器与音频接收器的配置和控制数据可以通过标

准2线接口或spi接口提供,这两个接口也可用于从音频接收器读回状态信息。这两个接口的寄存器地址相同,不能同时使用。2线接口和spi接口通过ssel引脚选用,ssel引脚为低时选用spi接口,ssel引脚为高时,选用标准2线接口。

当不使用外部微控制器来控制nrf24z1时,可以在spi接口或标准2线接口外挂eeprom或flash存储器,nrf24z1在上电或复位时,从存储器读取默认的配置数据。

3.1. 3直接数据输入引脚

nrf24z1音频发射器有两个通用输入引脚dd1和dd0,当ssel引脚为高,dd2引脚和dd1、dd0引脚一起用于直接数据输入,此时,音频接收器端的do2、do1和do0三个引脚的信号为dd2、dd1和dd0引脚的镜像。这些用于控制音频接收器的一些外部开关,这样,音频接收器在没有微控制器的参与也能实现一些简单功能(如音量开关)的控制。

3.1.4中断输出

  在nrf24z1检测到没有音频输入、射频连接断开等信息时,其可以通过irq引脚给微控制器提供中断信号,此时,微控制器可以通过控制接口读取nrf24z1的状态信息。

3.2音频接收器

nrf24z1用作音频接收器时,mode引脚必须为低电平。nrf24z1作为音频接收器时,其片内功

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