AUDIO SPREŽNI PODSISTEMI

2012

RT-RK

2/21/2012

2

Sadržaj Uvod .............................................................................................................................................................. 3

S/PDIF sprega ................................................................................................................................................ 4

Fizički sloj ................................................................................................................................................... 4

Sloj veze ..................................................................................................................................................... 4

Prenos PCM audio podataka preko SPDIF sprege ................................................................................. 5

Prenos višekanalnog audio zapisa pomoću SPDIF sprege (IEC61937)................................................... 6

Prenos lossless audio sadržaja .................................................................................................................. 8

HDMI sprega ................................................................................................................................................ 10

Prednosti HDMI komunikacije ................................................................................................................. 12

Obrada zvuka u HDMI lancu .................................................................................................................... 12

Kratak osvt na HDCP algoritam ............................................................................................................... 13

I2S (Inter-IC Sound) serijska sprega ............................................................................................................. 15

Signalne linije kod I2S sprega .................................................................................................................. 15

Režimi rada I2S sprege ............................................................................................................................ 17

SPI (Serial Peripheral Interface) serijska sprega .......................................................................................... 19

Režimi rada SPI sprege ............................................................................................................................ 19

Prenos podataka ...................................................................................................................................... 20

SPI sprega u audio sistemu ...................................................................................................................... 20

Primer softverske emulacije SPI sprege .................................................................................................. 21

Prednosti i mane ..................................................................................................................................... 22

I2C (Inter-Integrated Circuit) serijska sprega .............................................................................................. 23

Fizički sloj ................................................................................................................................................. 23

Sloj veze ................................................................................................................................................... 24

Dinamika I2C sprege ................................................................................................................................ 24

Prednosti i mane I2C sprege .................................................................................................................... 25

JTAG (Joint Test Action Group) .................................................................................................................... 26

Primer sprežnih podsistema na Cirrus Logic platformi ............................................................................... 29

3

Uvod

Ovaj dokument opisuje uobičajene tipove sprega (interface) koji se koriste u audio uređajima

namenjenim širokom tržištu. Njihovo razumevanje i pravilna upotreba omogućava funkcionisanje čitavog

lanca audio obrade.

U okviru ovog dokumenta obrađeno je nekoliko najčešćih tipova sprega koje možemo svrstati u dve

grupe i to audio sprežni sistemi – razvijeni za specifičnu namenu prenosa audio informacija, i sprežni

sistemi opšte namene koji nisu namenjeni samo za primenu u oblasti obrade audio informacija i koji se

mogu sresti i u drugim uređajima opšte namene.

Audio sprežni sistemi obrađeni u okviru ovog dokumenta su: SPDIF, HDMI, I2S.

Sprežni sistemi opšte namene opisani u ovom dokumentu su I2C i SPI sprege.

4

S/PDIF sprega

S/PDIF (ili SPDIF) je standard koji propisuje povezivanje potrošačkih audio uređaja1 na kratkim

rastojanjima. Definisali su ga Sony i Philips (Sony/Philips Digital Interface) za potrebe povezivanja CD i

DAT uređaja tokom 80-tih godina. Cilj je bio da se korišćenjem digitalne veze izbegnu višestruke A/D i

D/A konverzije u lancu obrade audio signala. Originalno, SPDIF standard je bio namenjen prenosu PCM

podataka (usvojen kao standard IEC60958) ali je kasnije, sa pojavom DVD uređaja i širom upotrebom

audio kompresije, standard nadograđen tako da može da služi za prenos višekanalnog komprimovanog

audio signala (standard IEC61937). Sa pojavom nove generacije Blu-Ray Disk uređaja ovaj vid sprege se

sve manje koristi jer je zamenjen naprednijim tipom digitalne sprege – HDMI spregom. Ipak koncepti

uspostavljeni SPDIF standardom i dalje imaju široku upotrebu i predstavljaju osnovu novijih tipova

digitalnih veza.

SPDIF standard definiše fizički sloj i sloj veze po ISO/OSI modelu.

Fizički sloj Fizički sloj SPDIF standarda definiše dva tipa veze:

Električna veza – koriste se koaksijani kablovi impedanse 75Ω sa RCA (CHINCH) priključcima.

Maksimalna dužina veze je reda 10m.

Optička veza – koristi se optički kabel debljine 1mm (obično plastičan) sa TOSLINK priključcima.

Za izvor svetlosti se koristi crvena LED dioda. Maksimalna dužina kabla je reda 5-6m prvenstveno

zbog gubitaka u (jeftinim) kablovima. Sa druge strane, optička veza je pogodna jer se njome

izbegavaju RF smetnje, ali su kablovi osetljivi na savijanje.

Slika 1 – S/PDIF kablovi: električni sa RCA (CHINCH) priključcima i optički sa TOSLINK priključcima

Sloj veze SPDIF je jednosmerni protokol za slanje podataka od predajnika ka prijemniku. Zasniva se samo na jednoj

liniji za podatke. Pošto ne postoji posebna linija za takt, da bi se obezbedila sinhronizacija sa predajnikom

(koji diktira takt), prijemnik mora da ga regeneriše koristeći PLL sinhronizaciju u odnosu na ulazni tok

podataka (tj. prelaze između nula i jedinica u toku podataka). Da bi se sprečila pojava dugih segmenata

ulaznog signala bez promene vrednosti (npr. niz nula kada je tišina u audio signalu), koji bi onemogućili

sinhronizaciju takta, koristi se biphase mark kod (BMC). Ovakvim kodovanjem se garantuje da će se za

1 Takođe postoji i verzija ovog standarda namenjena za profesionalne (studijske) uređaje koja je poznata kao

AES3/EBU. Ona se u manjoj meri razlikuje od SPDIF-a - prvenstveno po fizičkom sloju (tipovi priključaka i kablova i nivoi signala) dok se sloj veze razlikuje samo po vrednosti Channel Status Bit-a čije vrednosti određuje status consumer/professional. Ovo omogućava međusobno povezivanje dva tipa uređaja (uz primenu adaptera).

5

svaki bit desiti bar jedan prelaz što omogućava brzu sinhronizaciju. Primer ovog koda je dat na slici (Slika

2). Svaki bitski interval je podeljen na dve polovine: deo koji nosi takt i deo koji nosi podatke. Deo za takt

uvek nosi promenu vrednosti (prva polovina intervala), dok kod dela za podatke, promena zavisi od toga

da li se šalje nula (nema dodatne promene) ili jedinica (ima promene).

Slika 2 – Primer kodovanja podataka biphase mark kodom

U slučaju da se regenerisanje takta u prijemniku ne obavi na pravilan način, doći će do oštećenja

podataka (jitter). Problem sinhronizacije (jitter-a) je bio izražen kod uređaja starije generacije.

Prenos PCM audio podataka preko SPDIF sprege

Kao što je ranije pomenuto SPDIF je bio prvenstveno namenjen prenosu dvokanalnog (stereo) PCM audio

sadržaja. Prvobitni standard je bio predviđen za dve učestanosti odabiranja i to 44,1kHz za CD uređaje i

48kHz za DAT uređaje. Kasnije, sa pojavom DVD formata, podržane su i više učestanosti odabiranja i to

88,2kHz i 96kHz. Standard podržava korišćenje 16 ili 20 bita po odbirku uz moguće proširenje do 24 bita.

Svaki PCM odbirak se smešta u 32-bitne podokvire (sub-frame):

Biti Značenje

31-28 Kontrolni biti (validnost, status i paritet) 27-4 Audio biti (MSB levo poravnat)* 3-0 Identifikacioni biti (B, W i M preambule niskog nivoa)

*Nekorišćeni audio biti se postavljaju na nule

16-bitni odbirak

20-bitni odbirak

24-bitni odbirak

31 0

PCM MSB

27 11 37

Slika 3 – Struktura jednog SPDIF podokvira

Podokviri levog i desnog kanala se međusobno razlikuju na osnovu identifikacionih bita (M tip preambule

za levi W ti za desni). Oni zajedno sačinjavaju jedan SPDIF okvir (IEC60958 frame) dužine 64 bita koji

odgovara jednoj periodi odabiranja, što je ilustrovano na slici (Slika 4). Okviri su dodatno grupisani u

audio blokove od po 192 okvira, gde svaki 192-gi okvir ima izmenjene identifikacione bite (B tip

preambule za levi W ti za desni). Na nivou audio bloka (192x2 podokvira) prikupljaju se statusni kontrolni

biti (384 bita) koji nose opis sadržaja i dodatne informacije kao na primer CD tekst.

Sa stanovišta DSP procesora struktura SPDIF okvira nije od naročitog značaja jer se zaglavlja okvira

uklanjaju unutar (eksternog) SPDIF prijemnog bloka, a DSP prima ekstrahovane PCM podatke putem I2S

magistrale. PCM podaci na ulazu u DSP imaju levo poravnat MSB počevši od 31. bita, a donji neiskorišćeni

biti postavljeni su na nule.

6

Levi

kan

alD

esn

i kan

al

SPDIF okvir

SPDIF podokvir

t

T

SPDIF bitski tok

Slika 4 – SPDIF okvir unutar bitskog toka

Prenos višekanalnog audio zapisa pomoću SPDIF sprege (IEC61937)

Sa pojavom DVD diskova, višekanalna audio reprodukcija počinje masovno da se koristi u uređajima

potrošačke elektronike. Za standardni format audio zapisa na DVD diskovima usvojen je Dolby Digital

standard (sa bitskom brzinom od 384 ili 448 kbps), a nešto kasnije i DTS Digital Surround (sa bitskom

brzinom od 1,5 Mbps).

Da bi se iskoristila već postojeća SPDIF sprega koja je tada bila rasprostranjena na tržištu, originalni SPDIF

standard je morao da bude nadograđen. To je učinjeno usvajanjem standarda IEC619372 koji definiše

format prenosa komprimovanog audio bitskog toka putem SPDIF sprege. Da bi se sprečilo da neki od

uređaja pokuša direktno da reprodukuje nedekodovane podatke tretirajući ih kao PCM audio podatke (i

eventualno ošteti zvučnike ili čak nečiji sluh), a cilju zadržavanja kompatibilnost sa PCM SPDIF

standardom, svaki SPDIF audio blok (grupa od 192 SPDIF okvira) ima postavljen statusni bit koji označava

da je u pitanju komprimovani a ne PCM audio sadržaj.

Prenos podataka se vrši tako što se umesto PCM odbiraka unutar SPDIF podokvira šalju 16-bitne polureči

komprimovanog bitskog toka. Dakle, tokom jedne periode odabiranja SPDIF okvirom se prenosi jedna

32-bitna reč komprimovanog bitskog toka. Ovo je prikazano na slici (Slika 5).

Gornjih 16-bita

31 0

00

31 0

Donjih 16-bita

Desni poluokvir Levi poluokvir

SPDIF okvir

32-bitna reč bitskog toka

00

Slika 5 – Izgled SPDIF okvira pri prenosu komprimovanog audio signala

Na osnovu ovoga, može se zaključiti da bitska brzina prenosa SPDIF bitskog toka iznosi 32xFs (obično

48 kHz – 1.5 Mbps, 96 kHz – 3 Mbps).

2 IEC61937 – Digital audio – Interface for non-linear PCM encoded audio bitstreams applying IEC 60958

7

Komprimovani audio bitski tok je izdeljen na podceline ili sekvence koje se samostalno dekoduju. Pri

prenosu SPDIF bitskim tokom svaka sekvenca je označena pomoću četiri 16-bitne polureči – preambule:

Pa, Pb, Pc i Pd (Tabela 1).

Preambula Vrednost

Pa 0xF872 Pb 0x4E1F Pc Reč koja identifikuje tip sekvence (Tabela 2) Pd Dužina sekvence u bitima (eng. payload)

Tabela 1 – IEC61937 preambule

Pc Oznaka tipa bitskog toka

0x0001 Dolby Digital (AC-3) 0x0003 Pauza 0x0004 MPEG-1 (Layer 1) 0x0005 MPEG-1 (Layer 2 or 3 ) 0x0007 Advanced Audio Coding (MPEG-2/4 AAC) 0x000a Dolby Digital Plus 0x000b DTS (512 frame) 0x000c DTS (1024 frame) 0x000d DTS (2048 frame) 0x0015 Dolby Digital Plus 0x0016 MAT (Dolby True HD) 0x001C Advanced Audio Coding (MPEG-2/4 AAC in ADTS) 0x0211 DTS High Resolution Audio 0x0311 DTS Low Bitrate 0x0411 DTS Master Audio

Tabela 2 – Neke od standardnih vrednosti Pc preambule

Kao rezultat dekodovanja sekvence, u dekoderu dobijamo određeni broj rekonstruisanih PCM odbiraka

na izlaznim kanalima. Pošto skoro svaki tip dekodera koristi različitu terminologiju koja se koristi za

imenovanje jedinica dekodovanja (npr. frame, sub frame, sub-sub-frame, audio block, itd.), uvedeni su

generički termini za sekvencu koja se dekoduje – pristupna jedinica – access unit (AU), a generički naziv

za sekvencu koja je dekodovana u PCM – prezentaciona jedinica – presentation unit (PU).

Zbog korišćenja visokog (a često i varijabilnog) stepena kompresije, prenos pristupne jedinice putem

SPDIF sprege traje kraće od trajanja reprodukcije prezentacione jedinice (Slika 6). Da bi se za

reprodukciju u realnom vremenu obezbedila vremenska usaglašenost između ulaza i izlaza iz sistema

(DSP, dekoder), potrebno je usaglasiti vremenske intervale pristizanja pristupnih jedinica sa vremenskim

trajanjem reprodukcije prezentacionih jedinica. U suprotnom, došlo bi ili do prepunjavanja prihvatne

memorije dekodera (FIFO overflow) ili do pražnjenja prihvatne memorije (FIFO underflow), što bi dovelo

do prekida u reprodukciji.

8

Pristupnajedinica

PCM L kanala

PCM C kanala

PCM R kanala

PCM Ls kanala

PCM Rs kanala

PCM Lfe kanala

Prezentaciona jedinica

Dekodovanje

Slika 6 – Odnos pristupne i prezentacione jedinice

Usaglašavanje ulaza i izlaza se postiže dodavanjem ispune nulama (zero padding) između pojedinačnih

pristupnih jedinica. Dužina ispune nulama se obično postavlja tako da trajanje prenosa pristupne jedinice

i ispune nulama bude jednaka dužini trajanja reprodukcije prezentacione jedinice. Ovim postupkom se u

suštini, bitski tok sa varijabilnom bitskom brzinom (Variable Bit Rate), pretvara u bitski tok sa

konstantnom bitskom brzinom (Constant Bit Rate). Konačni izgled IEC61937 okvira je dat na slici (Slika 7).

Pd

Sekvenca u IEC 61937 formatu

Pristupnajedinica

Pd NulePcPbPa

PCM L kanala

PCM C kanala

PCM R kanala

PCM Ls kanala

PCM Rs kanala

PCM Lfe kanala

Prezentaciona jedinica

Slika 7 – IEC61937 sekvenca

Kao što je u uvodnom poglavlju o SPDIF formatu spomenuto, ovaj tip povezivanja audio uređaja se danas

sve manje koristi i to samo radi očuvanja mogućnosti povezivanja sa starijim audio uređajima. Razlog

tome su pre svega mala brzina prenosa (u praksi do 3 Mbps) ali i nedostaci kao što su jednosmerna

komunikacija, nedovoljno pouzdana sinhronizacija, osetljivost na greške itd. Ipak, koncepti uspostavljeni

SPDIF standardom i dalje imaju široku upotrebu i predstavljaju osnovu novijih tipova digitalnih veza. Tako

se IEC60958 i IEC61937 format podataka i dalje koriste kao osnova za prenos audio zapisa putem HDMI i

I2S sprege.

Prenos lossless audio sadržaja Pojavom nove generacije video diskova – Blu-Ray diskova omogućeno je korišćenje lossless audio

sadržaja u uređajima potrošačke elektronike (kućnim bioskopima). Zvučni zapis u novoj generaciji diskova

može da nosi do osam kanala (7.1), sa učestanošću odabiranja do 192 kHz i 24 bita po odbirku.

Maksimalna bitska brzina audio sadržaja je ograničena na 24 Mbps. Zbog potrebne velike brzine prenosa

SPDIF sprega ne može da se koristi, nego se koriste naprednije sprege kao što su HDMI ili I2S sprega.

9

Audio kompresiju bez gubitaka (lossless) karakteriše značajno niži stepen kompresije u odnosu na široko

korišćene tipove audio kompresije sa gubicima (lossy). Naime kod lossy kompresije postižu se stepeni

kompresije 10:1 i više, dok se lossless kompresija kreće u opsegu od oko 2:1 do 4:1. Takođe, lossless

kompresija u znatno većoj meri varira u zavisnosti od entropije muzičkog sadržaja nego što je to slučaj

kod lossy kompresije.

Posledica ovoga je da dužina prenosa pristupne jedinice bude slična, pa čak i veća, od veličine

prezentacione jedinice. Zbog toga se često pristupne jedinice šalju znatno ranije nego što je vreme da

budu dekodovane i reprodukovane, pa lossless dekoderi moraju da imaju velike ulazne FIFO bafere ili čak

više njih.

Da bi se omogućio prenos ovakvog bitskog toka IEC61937 format je nadograđen transportnim slojem koji

nosi dodatne podatke koji omogućavaju pravilno rukovanje i raspoređivanje podataka kao i proveru

grešaka. Primeri ovakvih transportnih protokola su Dolby MAT i DTS chunk layer.

10

HDMI sprega

HDMI sprega je namenjena digitalnom prenosu slike i zvuka. Zasnovana na DVI standardu, HDMI sprega u

trenutno aktuelnoj verziji podržava protok podataka brzine do 10.2 Gbps, što omogućava istovremeni

prenos slike rezolucije preko 1080p (u poslednjoj reviziji 1.4 podržane su rezolucije do 4096x2160 kao i

3D slika) i višekanalnog zvuka. Prihvaćena od strane svih vodećih proizvođača potrošačke elektronike,

HDMI predstavlja de facto standard za povezivanje TV prijemnika sa kućnim multimedijalnim uređajima,

kao što su Blu-Ray® čitači, satelitski prijemnici, multimedijalne konzole i sl.

HDMI podržava povezivanje samo dva uređaja: predajnik i prijemnik. Za povezivanje više uređaja u lancu

distribucije slike i zvuka, potrebno je integrisati i HDMI prijemnik i HDMI predajnik u pojedine karike

lanca veze. Na primer, na slici ispod, kućni bioskop integriše HDMI prijemnik odakle izdvaja audio

informacije, a video informacije pakuje pomoću HDMI predajnika i prosleđuje na televizor.

Slika 8 – Tipična primena HDMI veze za kućni bioskop

Na fizičkom nivou, HDMI se sastoji od tri nezavisna komunikaciona kanala: TMDS (Transition Minimized

Differential Signaling), DDC (Display Data Channel ) i CEC (Consumer Electronic Control).

Dodatno, sa HDMI 1.4 specifikacijom, uvedena je opcionalna HEAC (HDMI Ethernet Audio Controll)

magistrala.

Slika 9 – Komunikacioni kanali HDMI sprege

TMDS je sinhrona sprega koja se sastoji od tri linije podataka: TMDS Data [2:0] i jedne linije takta TMDS

Clock (do 340 MHz). TMDS se koristi za prenos slike i zvuka. Podaci preneseni TMDS magistralom su

šifrovani koristeći zaštitni HDCP algoritam (High-bandwidth Digital Content Protection).

Dodatni HDMI signali omogućavaju kontrolnu komunikaciju:

DDC – zasnovan je na I2C sprezi brzine 100kbps, omogućava razmenu informacija o podržanim

audio ili video formatima.

TRANSMITTER

TMDS

CEC

DDC

HOT PLUG / HEC

5V

RECEIVER

11

CEC – obezbeđuje kontrolu do 10 uređaja koji podržavaju CEC. Tako je moguće da se daljinskim

kontrolerom jednog uređaja kontroliše čitav HDMI lanac (npr. uključivanjem Blu-Ray plejera,

uključuju se i TV i AV prijemnik).

HPD – Hot plug detect , detekcija priključenja

5V power, omogućava komunikaciju uređaja i kada se oni nalaze u stand-by modu.

HEAC – omogućava dvosmerno LAN povezivanje između HDMI prijemnika i predajnika, brznama

komunikacije do 100 Mbps. Dodatno, HEAC obezbeđuje ARC kanal kao povratnu audio spregu od

prijemnika ka predajniku.

U praksi se susreće više tipova HDMI konektora:

Slika 10 – Tipovi HDMI konektora

Konektor tipa A – za opštu upotrebu, jedna TDMS veza, 19 pinova

Konektor tipa B – za opštu upotrebu, dupla TDMS veza, 29 pinova

Konektor tipa C – mini konektor za portabl uređaje (npr. tablet uređaji), 19 pinova

Konektor tipa D – mikro konektor za mobilne telefone, 19 pinova

Konektor tipa E – za primenu u auto industriji

Tip A je najrasprostranjeniji HDMI konektor. Tip A ima 19 pinova kao što je prikazano na slici (Slika 11).

Slika 11 – Detaljan prikaz HDMI konektora A tipa

12

Prednosti HDMI komunikacije HDMI prenosi zvuk i sliku u čisto digitalnom formatu, zbog čega je prenos značajno otporniji na smetnje i

reprodukcija signala verodostojna originalu. U odnosu na SPDIF, HDMI protokol raspolaže značajno većim

propusnim opsegom, omogućavajući mu da podrži najzahtevnije audio formate, kao što su tzv. lossless

formati DTSHD-MA i Dolby TrueHD. Takođe propusni opseg sprege dopušta i prenos video slike u

osnovnom opsegu – bez kompresije.

Prednost HDMI komunikacije jeste jednostavnost upotrebe, gde se jednim kabelom, prenose slika i zvuk

kvaliteta poslednje generacije.

Slika 12 – HDMI 1.4 HEAC magistrala omogućava jednostavno povezivanje audio i video uređaja na Internet mrežu

Obrada zvuka u HDMI lancu Obzirom da je HDMI šifrovan standard prenosa zvuka i slike, neophodno je koristiti namenske HDMI

prijemnike, koji su sertifikovani za upotrebu od strane HDMI fondacije. Primer jednog takvog prijemnika

je Sil9135 od proizvođača Silicon Image®, jednog od osnivača HDMI fondacije.

Slika 13 – Šema procesa obrade zvuka

Kao što je prikazano na slici, Sil9135 dekoduje TMDS tok podataka i izdvaja informacije o slici i o zvuku.

Zvuk se preko I2S magistrale prosleđuje DSP procesoru na dalju obradu zvuka. TMDS tok podataka sadrži

osnovne informacije o tipu audio podataka koji se prosleđuju, među kojima je najvažnija informacija o

frekvenciji odabiranja zvuka. Sil9135 poseduje mehanizam za generisanje ciljne frekvencije odbiranja (I2S

13

LR Clock) koristeći PLL mehanizam te na osnovu informacije o odnosu između frekvencije odbiranja i

frekvencije video takta (TMDS Clock).

Slika 14 – HDMI pre verzije 1.4 nije integrisao ARC komunikacioni kanal te se koristio dodatni SPDIF kabel za povratnu audio spregu, od televizora do kućnog bioskopa.

Slika 15 – HDMI ARC komunikacioni kanal, predstavljen crvenom bojom na slici

ARC (Audio Return Channel) komunikacioni kanal omogucava prenos zvuka od prijemnika ka predajniku.

Bez ARC kanala, tipično se koristio dodatni SPDIF kabel kako bi se zvuk sa televizora povezao na sistem

kućnog bioskopa. Zasnovana na SPDIF standardu, ARC komunikacija pojednostavnjuje povezivanje

potrošačke elektronike, integrišući taj dodatni SPDIF kanal u HDMI kabel.

Kratak osvt na HDCP algoritam HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) je algoritam zaštite prenosa zvuka i slike visoke

rezolucije od neautorizovanog kopiranja. Razvijen od strane kompanije Intel, algoritam se zasniva na

razmeni ključeva između predajnika i prijemnika, neposreno pre prenosa zaštićenih informacija.

14

Prijemnik i predajnik moraju biti licencirani od strane kompanije Intel te posedovati jedinstvene šifre

(ključeve) kako bi dekodovali HDCP kodovan sadržaj.

HDCP onemogućava povezivanje više prijemnika (televizora) na jedan predajnik, kao što je to slučaj sa

analognim konekcijama, te se moraju koristiti namenski uređaji za grananje jednog HDMI signala na više

monitora. Obzirom da je HDCP prevaziđen algoritam za šifrovanje informacija, al još uvek licenciran,

smatra se da je HDCP pre svega alat kojim velike kompanije diktiraju tržište potrošačke elektronike.

15

I2S (Inter-IC Sound) serijska sprega

I2S (IIS, I2S – Inter-IC Sound) protokol je standard koji je razvio Philips za digitalan prenos audio signala

čime je omogućeno povezivanje integrisanih kola različitih proizvođača. U osnovi, I2S je TDM (Time

Division Multiplex) serijski tok sa dva aktivna kanala. TDM je metoda prenosa više od jednog kanala

preko jedne fizičke veze.

Tok audio podataka je isključivo u jednom smeru, ali signale takta može da vodi izvor (source), odredište

(sink) ili čak treći učesnik na magistrali (controller). Može da postoji i više odredišta, pod uslovom da se

zadovolje električni zahtevi vodova i učesnika na magistrali. Svaka linija podataka tipično prenosi dva

diskretna audio kanala, jedan (levi) u jednoj poluperiodi LR takta a drugi (desni) u drugoj.

AUDIO SOURCE

AUDIO CLOCK MASTER

MASTER CLOCK MASTER

AUDIO SINK

AUDIO CLOCK SLAVE

MASTER CLOCK SLAVE

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

AUDIO SOURCE

AUDIO CLOCK MASTER

MASTER CLOCK SLAVE

AUDIO SINK

AUDIO CLOCK SLAVE

MASTER CLOCK MASTER

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

AUDIO SOURCE

AUDIO CLOCK SLAVE

MASTER CLOCK MASTER

AUDIO SINK

AUDIO CLOCK MASTER

MASTER CLOCK SLAVE

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

AUDIO SOURCE

AUDIO CLOCK SLAVE

MASTER CLOCK SLAVE

AUDIO SINK

AUDIO CLOCK MASTER

MASTER CLOCK MASTER

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

I2S

BU

S 1

I2S

BU

S 2

I2S

BU

S 3

I2S

BU

S 4

Slika 16 – Primeri prostih I2S sprega

Signalne linije kod I2S sprega U većini primena koriste se 3 linije takta i n linija podataka (gde je n veće ili jednako od polovine broja

diskretnih audio kanala).

master takt (MCLK; Master CLocK),

takt za izbor kanala (LRCLK; Left-Right CLocK)

takt bita (SCLK; Serial CLocK)

linije podataka (DATAn)

16

MCLK je glavni takt u sistemu. Na osnovu njega se izvode skoro svi ostali taktovi, što obezbeđuje da sve

komponente sistema budu sinhronizovane. Tipične učestanosti za master takt su 12,288 MHz, 24,576

MHz i 49,152 MHz. SPDIF prijemnici (kola za prijem SPDIF signala) su često izvori master takta. Oni koriste

brže taktove za ekstrahovanje taktova, podataka i metapodataka iz SPDIF signala i u tom procesu

generišu i master takt za ceo sistem.

SPDIF RX

DSP

CODECSPDIF INPUT / I2S OUTPUT

AUDIO PATH

I2S OUTPUT

HEADER

SCLK

LRCLK

DATA0

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

DATA1

DATA2

DATA3

MCLK

MONITOR

SPDIF IN

Slika 17 – Primer sistema sa SPDIF ulazom

Ukoliko se ne koristi SPDIF prijemnik u sistemu (ili trenutno aktivnoj konfiguraciji sistema), već se ulazni

audio signal dobija iz analognog domena, master takt mogu da vode različite komponente: DSP, kodek,

takt menadžer ili jednostavno kristalni oscilator.

DSP

CODEC

ANALOG INPUT /

I2S OUTPUT

AUDIO PATH

I2S OUTPUT

HEADER

SC

LK

LR

CL

K

DA

TA

0

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

DATA1

DATA2

DATA3

MONITOR

DA

TA

1

DA

TA

2

DA

TA

3

ANALOG

INPUT

CONNECTORS

FIL

TE

RS

Slika 18 – Primer sistema sa analognim ulazima

Ako sistem koristi I2S kao ulaz, najčešće je sistem podređen master taktu sa I2S ulaza.

17

I2S INPUT

HEADERDSP

CODECI2S INPUT / I2S OUTPUT

AUDIO PATH

I2S OUTPUT

HEADER

SCLK

LRCLK

DATA0

DATA1

DATA2

DATA3

MCLK

SCLK

LRCLK

DATA0

DATA1

DATA2

DATA3

MCLK

MONITOR

Slika 19 – Primer sistema sa I2S ulazom

SCLK je audio takt na čijim se aktivnim ivicama uzorkuju pojedinačni biti linija podataka. Tipične

učestanosti su 3,072 MHz, 6,144 MHz i 12,288 MHz, najčešće 64x učestanost odabiranja (48 kHz, 96 kHz i

192 kHz). Da bi sprega bila kompatibilna sa uređajima audio preciznosti 24 i 32 bita po odbirku, a pošto

se po jednoj liniji podataka I2S sprege prenose dva audio kanala, broj bita prenesenih u jedinici vremena

koja odgovara jednom odbirku je 64.

LRCLK je audio takt koji odgovara učestanosti odabiranja, a služi da odredišni uređaji imaju informaciju o

tome kom audio kanalu pripadaju biti koji se trenutno prenose na linijama podataka. Ako je učestanost

odabiranja 48 kHz, LRCLK ima 48000 perioda a 96000 poluperioda u sekundi. Ovo je dovoljno da se

prenese 48000 odbiraka za oba kanala na liniji podataka, ako se jedan kanal prenosi u nižoj a drugi u višoj

poluperiodi.

Slika 20 – Audio signali na linijama I2S sprege

Režimi rada I2S sprege Iako I2S standard propisuje određene parametre za signale, u mnoštvu primena su neki parametri

izmenjeni.

Propisani parametri su:

odbirci se šalju od bita najveće do bita najmanje važnosti

bit najveće važnosti se šalje jedan period SCLK takta nakon promene LRCLK takta (Slika 20)

biti na linijama podataka mogu da budu poravnati bilo na rastuću, bilo na opadajuću ivicu SCLK

takta

biti na linijama podataka se uzorkuju isključivo na rastuću ivicu SCLK takta

kada je LRCLK na niskom naponskom nivou, prenosi se prvi kanal (levi)

18

LRCLK može da se menja bilo na opadajuću, bilo na rastuću ivicu SCLK takta, ali mora da se

uzorkuje na rastuću

LRCLK ne mora da bude simetričan

Varijacije koje se najčešće sreću su po pitanju pozicije audio podataka u LRCLK okviru:

Left-justified (podaci poravnati na levo)

Right-justified (podaci poravnati na levo)

I2S (podaci kasne za jedan SCLK ciklus, kao po standardu)

19

SPI (Serial Peripheral Interface) serijska sprega

SPI (Serial Peripheral Interface – serijski sprežni sistem za periferije) je sprežni sistem razvijen u Motoroli

koji podržava simultanu dvosmernu komunikaciju (full duplex) između jednog master i jednog ili više

slave uređaja. Iako se koristi u velikom broju familija integrisanih kola, ne postoji zvanična specifikacija

SPI sprege, već postoji mnoštvo ad-hok specifikacija.

U većini primena koriste se 3+n linija (gde je n broj slave uređaja):

takt (SCLK; Serial CLocK),

izlaz iz master uređaja, ulaz u slave uređaj (MOSI; Master Output, Slave Input),

ulaz u master uređaj, izlaz iz slave uređaja (MISO; Master Input, Slave Output),

linije za odabir slave uređaja (SS; Slave-Select).

SPI

master

SCLK

MOSI

MISOSPI

slaveSS

Slika 21 – Trivijalna SPI sprega

U nekim izvedbama se koriste samo tri linije (SCLK, MOSI i MISO), ukoliko postoji samo jedan slave uređaj

(koji ne zahteva opadajuću ivicu SS linije za prenos).

Režimi rada SPI sprege Postoje četiri SPI režima u zavisnosti od polariteta i faze takta. Parametar CPOL (Clock POLarity; polaritet

takta) je 0 ako je linija takta na nivou logičke nule kada je sprega neaktivna, a 1 ako je linija takta na nivou

logičke jedinice kada je sprega neaktivna. Parametar CPHA (Clock PHAse; faza takta) je 0 ako se linije

podataka uzorkuju na vodeću ivicu takta, a 1 ako se linije podataka uzorkuju na prateću ivicu takta. Kada

je CPOL=0, vodeća ivica takta je rastuća, a prateća je opadajuća. Kada je CPOL=1, vodeća ivica takta je

opadajuća, a prateća je rastuća (Slika 22).

Slika 22 – Režimi rada SPI sprege

20

Prenos podataka SPI transakcija počinje time što master uređaj spusti SS signal (koji je aktivan na nuli) željenog slave

uređaja na logičku nulu. Tada, ako je to potrebno, čeka određeno vreme kako bi se slave uređaj

pripremio za komunikaciju. Master počinje da šalje signal takta na SCLK liniji i u svakoj periodi ovog takta

se vrši prenos jednog bita na MISO i jednog na MOSI liniji. Ovo je realizovano kao dva shift registra, jedan

u master i jedan u slave uređaju, koji su povezani u prsten (Slika 3). Registri su najčešće širine 8 ili 16 bita.

Slika 23 – 8-bitni SPI prenos

SPI sprega u audio sistemu Slika 24 prikazuje audio sistem kontrolisan od strane mikrokontrolera (MCU), sa aspekta kontrolnih

sprega. Na prvoj sprezi je mikrokontroler master uređaj, a kodek, DSP i SPDIF prijemnik su slave uređaji.

Na slici se vide zasebni signali za odabir svakog od slave uređaja (nCODEC_SS, nDSP_SS i nSPDIF_RX_SS).

Na drugoj sprezi postoje samo dva uređaja: DSP – master i fleš memorija – slave. Signal za odabir fleš

memorije (nSPI_FLASH_SS) je uzemljen, pa je ovaj uređaj stalno odabran. Ovo je moguće zato što je to

jedini slave uređaj na drugoj sprezi i sam uređaj to podržava, a poželjno je zato što se koristi manje

fizičkih vodova (do uzemljenja je uglavnom najkraći put na štampanoj ploči).

21

MCU DSP

SPDIF_RX

CODEC

SPI FLASHM

OS

I

MIS

O

SC

LK

nSPDIF_RX_SS

nDSP_SS

nCODEC_SS

SCLK

MOSI

MISO

nS

PI_

FL

AS

H_

SS

SPI BUS 1 SPI BUS 2

Slika 24 – SPI upravljačke sprege u audio sistemu

Primer softverske emulacije SPI sprege Kao i mnoge druge sprege, SPI je moguće emulirati na mikrokontroleru pomoću pinova opšte namene. U

nastavku je primer mikrokontrolerskog koda za slanje 8-bitnih reči putem SPI sprege, sa master strane.

Režim rada koji se koristi u ovom primeru je CPOL=1;CPHA=1.

// PIN DEFINITIONS ----------------------------------------

sfr PORT_0 = 0x80;

sbit CS = PORT_0 ^ 1;

sbit SCK = PORT_0 ^ 2;

sbit MOSI = PORT_0 ^ 3;

sbit MISO = PORT_0 ^ 4;

// GLOBAL VARIABLES ---------------------------------------

unsigned char data spiData;

// BIT-ADDRESSABLE GLOBAL VARIABLES -----------------------

unsigned char bdata spiTmp;

sbit spiTmp7 = spiTmp ^ 7;

sbit spiTmp6 = spiTmp ^ 6;

sbit spiTmp5 = spiTmp ^ 5;

sbit spiTmp4 = spiTmp ^ 4;

sbit spiTmp3 = spiTmp ^ 3;

sbit spiTmp2 = spiTmp ^ 2;

sbit spiTmp1 = spiTmp ^ 1;

sbit spiTmp0 = spiTmp ^ 0;

// FUNCTION spiReadWriteBlock ------------------------------

//

// Data is transfered MSB first. The received data replaces the

// existing data in spiData.

//

void spiReadWriteBlock(void)

CS = 0;

22

spiTmp = spiData;

SCK=0; MOSI=spiTmp7; SCK=1; spiTmp7=MISO; // bit 7

SCK=0; MOSI=spiTmp6; SCK=1; spiTmp6=MISO; // bit 6

SCK=0; MOSI=spiTmp5; SCK=1; spiTmp5=MISO; // bit 5

SCK=0; MOSI=spiTmp4; SCK=1; spiTmp4=MISO; // bit 4

SCK=0; MOSI=spiTmp3; SCK=1; spiTmp3=MISO; // bit 3

SCK=0; MOSI=spiTmp2; SCK=1; spiTmp2=MISO; // bit 2

SCK=0; MOSI=spiTmp1; SCK=1; spiTmp1=MISO; // bit 1

SCK=0; MOSI=spiTmp0; SCK=1; spiTmp0=MISO; // bit 0

spiData = spiTmp;

CS = 1;

// MAIN ---------------------------------------------------

void main(void)

// 0. Init SPI Pins

CS = 1;

SCK = 1;

// 1. Program Loop...

while (1)

spiData = 0xAB;

spiReadWriteBlock();

Prednosti i mane Neke od prednosti SPI sprege su:

simultana dvosmerna komunikacija (full duplex)

veći protok od I2C busa (SCLK može biti i više desetina megaherca)

nema metapodataka (ceo propusni opseg je za podatke)

nije ograničena na širinu reči od osam bita

mala potrošnja

Mane SPI sprege su:

zahteva znatno više pinova na kućištima integrisanih kola i vodova na štampanim pločama nego

I2C (zbog Slave select linija)

ne podržava kontrolu protoka od strane slave uređaja

podržava samo jedan master uređaj u sprežnom sistemu

ne postoji zvaničan standard, pa je teško proveriti kompatibilnost implementacija

23

I2C (Inter-Integrated Circuit) serijska sprega

I2C (Inter-Integrated Circuit, često i IIC ili I2C) je serijska komunikaciona sprega koja podržava sprezanje

više vodećih i više pratećih uređaja (master i slave u daljem tekstu) u jedan komunikacioni sistem. Ova

sprega je definisana od strane firme Philips sa ciljem sprezanja perifernih uređaja sa centralnim

procesorima, niskom brzinom komunikacije – tipično 100 kbps. I2C je osnova na kojoj je Intel napravio

SMB (System Management Bus) standard koji se koristi za dijagnostiku uređaja na matičnim pločama

personalnih računara.

Koristeći svega dve linije komunikacije, I2C omogućava jednostavno povezivanje na fizičkom nivou

velikog broja uređaja, do 128 u osnovnoj verziji I2C standarda.

Ovo jednostavno sprezanje računarskog sistema je osnovna prednost I2C magistrale, te se I2C

prvenstveno koristi za inicijalizaciju, podešavanje računarskog sistema, te dijagnostiku i prikupljanje

informacija o stanju sistema kao i za akviziciju podataka gde se ne zahteva velika brzina komunikacije. Na

primeru Cirrus razvojnog okruženja, I2C magistrala se koristi za inicijalizaciju sistema, npr. učitavanje

koda algoritama za obradu zvuka u DSP procesor, inicijalizaciju parametara A/D i D/A konverzije,

inicijalizacija parametara HDMI prijemnika, itd.

I2C magistrala se ne koristi kada je potrebna velika brzina protoka informacija, npr. prenos slike i zvuka,

ili kada je neophodna brza obrada prekida u realnom vremenu.

Slika 25 – Elementi TV uređaja povezani u računarski sistem putem I2C magistrale

Fizički sloj Komunikacija se na fizičkom sloju obavlja koristeći svega dve linije komunikacije: SDA (Serial Data Line) i

SCL (Serial Clock). Koristeći izlaze sa otvorenim kolektorom (otvorenim drejnom za CMOS integrisana

kola) se obezbeđuje da više uređaja može istovremeno da pristupa linijama komunikacije. Kolizija,

momenat kada dva uređaja definišu različita logička stanja na linijama sprege, je u I2C spregi iskorišćena

24

kao koristan događaj za definisanje posebnih stanja u komunikaciji, kao npr. definisanje ACK ili NACK

signala.

Sloj veze U sprezi učestvuju dva tipa uređaja: master uređaji i slave uređaji. Master je onaj uređaj koji definiše takt

komunikacije i koji proziva adrese slave uređaja. Slave je onaj koji prima takt komunikacije i koji sluša

prozvane adrese.

Prema brzini komunikacije tj. brzini takta, režimi rada sprege se dele na:

100 kbps standard mod,

10 kbps low-speed mod,

400 kbps fast mod,

1 Mbps fast mod plus,

3,4 Mbps high speed mod.

Prema referentnom dizajnu, za komunikaciju se koristi 7-bitno ili 10-bitno adresiranje, pri čemu je 10-

bitno adresiranje izuzetak, prisutno samo u specifičnim implementacijama I2C sprege.

Dinamika I2C sprege I2C komunikacija se sastoji od sekvence događaja: Start marker, prozivanje adrese slave uređaja, R/W bit,

ACK/NACK bit, prenos podataka, ACK/NACK bit.

Slika 26 – Dijagram I2C komunikacije sa uspešno (gore) i neuspešno (dole) prenesenim podacima

Start marker je događaj definisan opadajućom ivicom SDA signala, dok je SCL (SCP_CLK na Slika 26) u

logičkom stanju 1. Start marker signalizira ostalim master uređajima (ako su prisutni u sprezi) da je

sprega zauzeta za komunikaciju.

Stop marker je definisan rastućom ivicom SDA signala, dok je SCL signal u stanju logičke 1. Stop marker

signalizira ostalim master uređajima (ukoliko su prisutni u sprezi) da je sprega slobodna za novu

komunikaciju. Start i Stop markeri se uvek generišu od strane vodećeg uređaja (Master).

Nakon start markera sledi adresa. Svi uređaji koji su povezani jednom I2C spregom moraju imati

jedinstvenu adresu u toj sprezi.

25

R/W bit definiše režim pristupa slave uređaju. Stanje logičke 1 ovog bita definiše režim pristupa za čitanje

podataka, i obratno za upis.

ACK/NACK je bit kojim slave uređaj signalizira uspešno prepoznatu adresu i dekodovane informacije.

Stanje logičke 0 označava ACK (uspešan prijem), obratno NCK (neuspešan prijem). Veličina prenesenih

podataka koji slede definisanu adresu i R/W bit nije ograničena.

Ukoliko je aktivan režim pristupa za čitanje, master uređaj je dužan da definiše ACK/NACK bit posle polja

podataka. Tj. onaj koji prima podatke definiše da li su podaci uspešno primljeni. ACK/NACK bit koji sledi

adresnom polju je uvek definisan od strane prozvanog slave uređaja. Ukoliko prozvana adresa nije

validna, ACK/NACK bit ostaje na vrednosti logičke 1, tj, NACK.

Prednosti i mane I2C sprege Prednosti I2C sprege:

jednostavna implementacija na fizičkom sloju,

podržava kontrolu protoka,

podržava povezivanje više master uređaja,

dobro definisana i univerzalno prihvaćena sprega,

prilagođena uređajima niske potrošnje energije.

Mane I2C sprege:

relativno niska ukupna brzina komunikacije,

brzina komunikacije u sprezi je ograničena najsporijim članom sprege,

kvar jednog člana I2C sprege najčešće onesposobljava dalju komunikaciju (SCL i/ili SDA mogu

trajno ostati u stanju logičke nule),

I2C ne omogućava istovremeno dvosmernu komunikaciju jer se iste linije komunikacije koriste za

slanje i za primanje podataka.

26

JTAG (Joint Test Action Group)

JTAG je uobičajeno ime koje se koristi za standard IEEE 1149.1 (Standard Test Access Port and Boundary-

Scan Architecture) odnosno standard za ispitivanje pristupa portovima i arhitekture sa ispitivanjem

granica kojem je kasnije dodat opisni jezik za ispitivanje granica BSDL (Boundary scan description

language). Prvobitna primena JTAG je bila u testiranju štampanih ploča koristeći metodu ispitivanja

granica (Boundary scan metoda), i za ovu primenu se i danas široko koristi.

Osim za ispitivanje JTAG se još koristi i za debagovanje namenskih sistema. Podrška za debagovanje je za

mnoge programere glavni razlog interesovanja za JTAG. Pored navedenog, JTAG programeri se koriste i

za pisanje programa i podataka u fleš memoriju.

Slika 27 – Izgled JTAG na ploči Slika 28 – Dvadeseto-nožični JTAG Slika 29 – USB JTAG programator

Opisni jezik za ispitivanje granica (Boundary scan description language BSDL) je opisni jezik koji se koristi

za ispitivanje elektronike koristeći JTAG, i on predstavlja podskup VHDL.

Arhitektura za ispitivanje granica (Boundary-Scan arhitektura) sadrži takozvane „granične ćelije“ (Slika

30) povezane na svaku nožicu uređaja koji može da im privremeno izmeni funkcionalnost. Te ćelije mogu

biti programirane putem JTAG-a tako da kontrolišu signal na nožici i na određenoj putanji na ploči, koju

želimo da ispitamo. Ćelija na odredištu može biti programirana da čita vrednost na nožici, proveravajući

tako da li ispitana putanja ispravno povezuje dve nožice (ulaznu i odredišnu). Ako je ispitana putanja

kratko spojena ili prekinuta, na izlaznoj nožici neće se prikazati ispravna vrednost signala, i smatra će se

da ploča ima grešku.

Slika 30 – Granična ćelija (Basic Boundary-Scan Cell)

Ćelija ima četiri režima rada: običan, osvežavajući, snimajući, i serijski pomerač. U običnom režimu signal

se samo prosleđuje sa DataIn linije na DataOut liniju. Tokom režima osvežavanja sadržaj izlaznog registra

se prosleđuje na DataOut liniju. U režimu snimanja DataIn signal se rutira na pomerački registar i njegova

vrednost se uzima pri sledećem ClockDR signalu. Tokom režima serijskog pomeranja, ScanOut linija

jednog flip-flopa se šalje na ScanIn liniju drugog flip flopa.

27

Granične ćelije se koriste za dve vrste ispitivanja: unutrašnje i spoljašnje. Unutrašnje ispitivanje

podrazumeva ispitivanje funkcionalnosti jezgra uređaja i još se naziva „internal test“ ili „intest“.

Spoljašnje ispitivanje se koristi za ispitivanje veza između dve strukture dva različita uređaja i još se zove

se zove „external test“ ili „extest“. Spoljašnje ispitivanje (extest) je glavna primena arhitekture za

ispitivanje granica (Boundary-Scan arhitekture), nalazeći oštećenja i kratke spojeve na periferiji uređaja.

JTAG organizacija je oformljena 1985. godine da razvije metod za ispitivanje integrisanih ploča nakon

proizvodnje, i posle pet godina diskusije je konačno predložila arhitekturu prikazanu na slici (Slika 31).

Slika 31 – IEEE 1149.1 arhitektura

Arhitektura na slici sadrži sledeće elemente:

Skup od četiri dodeljene nožice – Test Data In (TDI), Test Mode Select (TMS), Test Clock (TCK),

Test Data Out (TDO) – i jedna opciona ispitna nožica Test Reset (TRST*). Ove nožice se kolektivno

nazivaju ispitna pristupna sprega (Test Access Port TAP).

Granične (boundary-scan) ćelije su povezane na ulaze i izlaze uređaja, a međusobno povezane u

formu serijskog graničnog (boundary-scan) registra.

TAP kontroler mašine sa konačnim brojem stanja sa ulazima TCK, TMS, i TRST*.

n-bit (n = 2) Instruction Register (IR), čuva trenutnu instrukciju.

1-bit bypass register (Bypass).

Opcioni 32-bit Identification Register (Ident) za učitavanje identifikacionog koda uređaja.

IEEE 1149.1-2001 verzija Standarda opisuje tri obavezne instrukcije: Bypass, Sample, i Extest.

Bypass – 111…1 „sve jedinice“ komanda. TAP komandni registar se puni nulama

Extest – 000…0 „Sve nule“ komanda. Puni „boundary scan“ registar između TDI i TDO

Sample – 000…1 „Jedinica u poslednjem bitu“ komanda. Puni 1-bit „bypass“ registar između TDI i

TDO.

Pored obaveznih postoje i opcione instrukcije koje, po standardu ne moraju biti implementirane, kao što

su: intest, clamp, highz, usercode,…

Iako je JTAG dizajniran za ispitivanje štampanih ploča, danas se koristi još i za pristup podblokovima

integrisanih kola, čineći ga tako suštinskim mehanizmom za debagovanje namenskih sistema koji ne

28

podržavaju neki drugi komunikacioni kanal za debagovanje. Emulator u spoju (in-circuit emulator) ili kako

se još naziva JTAG adapter, koristi JTAG kao transportni mehanizam za pristup debag modulima unutar

procesora. Ti moduli omogućavaju programerima debagovanje programa na namenskim sistemima

direktno na nivou mašinskih instrukcija, ako je potrebno, ili na jeziku visokog nivoa.

Napravljene su cele debag arhitekture koristeći JTAG, kao što su ARM coreSight i Nexus. Procesori na tim

arhitekturama mogu biti zaustavljeni, izvršavati jednu po jednu instrukciju (single stepped) ili biti pušteni

da rade slobodno. Tačke zaustavljanja (breakpoints) su podržane u memorijama RAM, ROM i fleš. Većina

arhitektura podržava debagovanje pri zaustavljanju (halt mode debugging), ali neke dozvoljavaju

dibagerima pristup registrima i magistralama podataka bez zaustavljanja procesora koji se debaguje.

Pri razvoju namenskih sistema, emulacijom čuvanja instrukcija se najbrže zatvara „promeni-prevedi“

testni krug (edit-compile-test cycle loop). Korišćenjem JTAG brže se instalira firmver, nego putem

serijskog UART porta npr, tako da se time ubrzava i sam razvoj namenskih sistema.

29

Primer sprežnih podsistema na Cirrus Logic platformi

Sistemi u koji se mogu naći u audio uređajima obično objedinjuju više tipova sprega opisanih u ovom

dokumentu. Slika 32 prikazuje blok dijagram sistema baziranog na Cirrus Logic CS49834 DSP procesoru.

Kao što se može uočiti sa dijagrama, sistem se bazira na sledećim sprežnim linijama:

I2C sprega se koristi za konfigurisanje i upravljanje sistemom.

SPI veza se koristi za povezivanje fleš memorije i DSP-a, i koristi se za učitavanje firmver modula i

čuvanje konfiguracionih parametara sistema.

I2S veze služe za prenos audio podataka do i od DSP procesora.

HDMI i S/PDIF veze služe za povezivanje sa spoljašnjim audio uređajima.

HDMI RX

Sil9134

HDMI TX

Sil9135

MCU

C8051

HDMI IN HDMI OUT

VIDEO

I2C

CODEC

CS42528

DSP

CS49834

I2S

I2SI2S

FLASH

MEMORY

SPI

S/PDIF

OUT

S/PDIF IN

ANALOG

IN/OUT

Slika 32 – Sprege u audio sistemu baziranom na CS49834 DSP