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XMSRC4194-VC1

4通道192KHz ASRC音频采样率转换器集成2路S/PDIF和2路I2S接口及TDM级联模式

1、简介

1.1 产品描述

XMSRC4194是一款基于XMOS芯片架构的高性能4通道异步采样率转换器,该产品完全兼容SRC4194的核心功能规格,包括16:1至1:16的宽范围采样率转换、144dB动态范围以及对I2S、Left-justified、Right-justified和TDM等多种数字音频格式的全面支持。

  • 相比SRC4194,XMSRC4194的核心优势在于集成了两个额外的S/PDIF输入接口,为用户提供更灵活的信号源选择。用户可根据应用需求在I2S输入和S/PDIF输入之间灵活切换,显著增强了系统的连接性和适应性。
  • XMOS芯片架构确保了产品的高可靠性和出色的音频处理性能,为专业音频设备制造商提供了更具竞争力的解决方案选择。
  • 双SRC模块架构,每个模块处理2路音频,可独立工作,总共可同时处理4通道音频采样率转换。

1.2 产品特性

  • 四通道SRC音频采样率转换


    • 双SRC模块架构(SRC_A + SRC_B)
      • 每个模块处理2路音频信号
      • 可独立配置输入源
      • 总共可同时处理4通道音频采样率转换
    • 灵活的信号路由
      • SRC_A可选: I2S_A_IN 或 S/PDIF_A (二选一)
      • SRC_B可选: I2S_B_IN 或 S/PDIF_B (二选一)
      • 支持多种工作模式组合
  • 超高采样率转换支持


    • ASRC (异步采样率转换)
      • 支持44.1KHz-192KHz间采样率转换
      • 支持16:1至1:16宽范围输入输出采样率比
      • 自动感应输入输出采样率
    • 音频数据处理
      • 支持16bit/24bit/32bit音频数据处理
      • 144dB动态范围
      • THD+N: -140dB
  • 多接口支持


    • S/PDIF接口
      • 2个S/PDIF输入接口(S/PDIF_A, S/PDIF_B)
      • 每个SRC模块可独立选择S/PDIF输入
      • 兼容AES3, IEC 60958, and EIAJ CP-1201标准
    • I²S接口
      • 4个I²S接口(2个输入 + 2个输出)
      • 支持Master/Slave模式(可独立配置)
  • 全面的数字音频格式支持


    • 支持I2S, Left-Justified, Right-Justified格式
    • 完整TDM时分复用格式支持,可级联4个设备
    • 支持16bit/24bit/32bit音频数据处理
    • 所有输出数据从内部28位数据路径抖动处理
  • 灵活配置接口


    • I²C/UART配置接口
      • 支持I²C和UART双协议配置
    • 可配置参数
      • SRC_A和SRC_B的输入源选择(I²S或S/PDIF)
      • I²S采样率配置(Master模式)
      • Master/Slave模式切换
      • I²S音频格式(I²S/Left-Justified/Right-Justified)
      • TDM模式配置
  • 智能时钟管理


    • 主时钟输出(MCLK)
      • 支持128fs、256fs、512fs、1024fs参考时钟
    • 时钟域限制
      • 一个端口Master模式,另一个端口Slave模式
      • 或两个端口都为Slave模式
      • Master模式端口需要有效的RCKI参考时钟

1.3 应用场景

  • 专业录音棚


    • 多轨录音设备中进行高精度采样率转换
    • 音频工作站中处理不同采样率的音频素材
    • 调音台系统中实现音频信号格式统一
  • 广播电视


    • 广播设备中音频信号的实时处理
    • 电视制作中不同来源音频的同步处理
    • 直播系统中音频信号的优化转换
  • 数字音响


    • 功放设备中音频信号的预处理
    • 音频处理器中多通道信号转换
    • 扬声器管理系统中信号优化
  • 汽车音响


    • 车载娱乐系统中音频格式转换
    • 高端音响中音质优化处理
    • 降噪系统中信号处理
  • 消费电子


    • 高端音响设备中音频信号处理
    • 家庭影院系统中多声道处理
    • 专业音频接口中信号转换
  • 工业应用


    • 音频测试设备中信号标准化
    • 音频分析仪器中数据处理
    • 专业信号处理设备中格式转换

1.4 产品功能框图

XMSRC4194框图
图1: XMSRC4194-VC1功能框图

1.5 订购信息

PRODUCT MODEL ORDERING NUMBER PACKAGE BODY SIZE (NOM) Hardware Model Comments
XMSRC4194-VC1 XMSRC4194-VC1 SMT LGA-52 13x13mm A316-Mini-V1 4通道192KHz ASRC采样率转换器,双SRC模块,2路S/PDIF输入,TDM级联

2、模式及指标

2.1 支持的输入输出模式

XMSRC4194-VC1采用灵活的模块化设计,两个SRC模块(SRC_A和SRC_B)可独立配置输入源,以下列出典型应用模式:

模式编号 SRC_A配置 SRC_B配置 说明
1 S/PDIF_A → SRC_A → I²S_A_OUT (Master) S/PDIF_B → SRC_B → I²S_B_OUT (Master) 双路S/PDIF转I²S输出
2 I²S_A_IN (Slave) → SRC_A → I²S_A_OUT (Master) I²S_B_IN (Slave) → SRC_B → I²S_B_OUT (Master) 独立双通道采样率转换
3 I²S_A_IN (Slave) → SRC_A → TDM_OUT I²S_B_IN (Slave) → SRC_B → TDM_OUT TDM级联输出模式
4 S/PDIF_A → SRC_A → TDM_OUT S/PDIF_B → SRC_B → TDM_OUT S/PDIF转TDM级联输出

模式配置说明

  • SRC_A可选输入源: I²S_A_IN 或 S/PDIF_A (二选一)
  • SRC_B可选输入源: I²S_B_IN 或 S/PDIF_B (二选一)
  • TDM模式支持最多4个设备级联
  • 配置通过I²C/UART接口动态切换

2.2 各工作模式详细参数

2.2.1 模式1: 双路S/PDIF输入 → 双路I²S输出

应用场景: S/PDIF信号转双路I²S输出,适用于数字音响系统

信号流程:

S/PDIF_A ──→ SRC_A ──→ I²S_A_OUT (Master)
S/PDIF_B ──→ SRC_B ──→ I²S_B_OUT (Master)

参数配置:

参数 SRC_A SRC_B
输入源 S/PDIF_A S/PDIF_B
输入格式 S/PDIF S/PDIF
输出接口 I²S_A (Master) I²S_B (Slave)
采样率 44.1KHz~192KHz (ASRC) 44.1KHz~192KHz (ASRC)
位深 16/24/32bit 16/24/32bit

2.2.2 模式2: 双路I²S输入 → 双路I²S输出

应用场景: 独立的双通道采样率转换,适用于多轨录音设备

信号流程:

I²S_A_IN (Slave) ──→ SRC_A ──→ I²S_A_OUT (Master)
I²S_B_IN (Slave) ──→ SRC_B ──→ I²S_B_OUT (Slave)

参数配置:

参数 SRC_A SRC_B
输入源 I²S_A_IN (Slave) I²S_B_IN (Slave)
输出接口 I²S_A (Master) I²S_B (Slave)
采样率 44.1KHz~192KHz (ASRC) 44.1KHz~192KHz (ASRC)
位深 16/24/32bit 16/24/32bit

2.2.3 TDM级联模式 (模式¾)

应用场景: 多设备级联,适用于专业多通道音频系统

TDM帧格式: - 帧率 = 输出采样频率 (fs) - 位时钟频率 (BCKO) = N × 64fs (N = 级联设备数) - 每个子帧 = 64位 (左声道32位 + 右声道32位) - 音频数据左对齐,MSB在前

级联能力:

级联设备数 = (BCKO频率 / fs) / 64
最大BCKO = 27MHz
最大fs = 212KHz

典型配置示例:

输出采样率 BCKO频率 最大级联数
48kHz 12.288MHz 4设备
96kHz 24.576MHz 4设备
192kHz 24.576MHz 2设备

2.3 音频性能指标

性能指标 ASRC模式 测试条件
分辨率 16-32位 -
输入采样频率 44.1kHz ~ 192kHz -
输出采样频率 44.1kHz ~ 192kHz -
动态范围 144dB -60dBFS输入, A-weighted
THD+N -140dB 0dBFS输入, 20Hz~fs/2

2.4 功能对比

功能项 XMSRC4194 SRC4194 优势
SRC通道数 4路 4路 相同处理能力
SRC模块数 2个独立模块 2个模块 2倍处理能力
S/PDIF输入 2通道 不支持 更多输入接口
最高采样率(ASRC) 192 KHz 216 KHz 相当性能
外部时钟参考 不需要外部时钟 需要外部时钟 节省外部晶振成本
扩展性 可扩展 无法扩展 更灵活
TDM级联 支持4设备 支持4设备 相同级联能力

3、管脚配置和功能

3.1 XMSRC4194_VC1管脚布局

XMSRC4194-VC1管脚图
图2: XMSRC4194_VC1管脚排列示意图 (A316-Mini-V1封装)

3.2 XMSRC4194_VC1管脚描述

管脚序号 名称 类型 功能
1 3.3V P 模组3.3V供电
2 X1D13 I S/PDIF_IB (S/PDIF输入B)
3 X1D16 I/O LRCKOB (I²S_B输出帧同步, Master输出/Slave输入)
4 GND P 模组地
5 X1D17 I/O BCKOB (I²S_B输出位时钟, Master输出/Slave输入)
6 X1D18 - 保留
7 X1D19 - 保留
8 X1D22 - 保留
9 X0D29 I/O UART_RX/I2C_SDA (UART接收/I2C数据)
10 X0D35 I/O BCKIA (I²S_A输入位时钟, Master输出/Slave输入)
11 X0D36 I/O LRCKIA (I²S_A输入帧同步, Master输出/Slave输入)
12 X0D37 I SDINA (I²S_A数据输入)
13 X0D38 I TDMIA (TDM数据输入A, 仅TDM模式)
14 X0D40 I/O LRCKOA (I²S_A输出帧同步, Master输出/Slave输入)
15 X0D39 O MCLK_OUT (主时钟输出)
16 X0D42 - 保留
17 X0D41 I/O BCKOA (I²S_A输出位时钟, Master输出/Slave输入)
18 X0D43 - 保留
19 X1D34 I SDINB (I²S_B数据输入)
20 GND P 模组地
21 X0D30 I/O I2C_SCL (I2C时钟)
22 X0D31 I/O UART_I2C_SEL (UART/I2C选择)
23 X0D32 I/O UART_TX (UART发送)
24 X0D33 - 保留
25 GND P 模组地
26 GND P 模组地
27 GND P 模组地
28 X0D00 I S/PDIF_IA (S/PDIF输入A)
29 X0D11 O SDOUTA (I²S_A数据输出)
30 X1D00 I/O LRCKIB (I²S_B输入帧同步, Master输出/Slave输入)
31 X1D01 I TDMIB (TDM数据输入B, 仅TDM模式)
32 GND P 模组地
33 X1D09 O SDOUTB (I²S_B数据输出)
34 X1D10 I/O BCKIB (I²S_B输入位时钟, Master输出/Slave输入)
35 X1D11 O MCLK_OUT (主时钟输出)
36 GND P 模组地
37 GND P 模组地
38 TDI I/O JTAG调试接口
39 TDO I/O JTAG调试接口
40 TMS I/O JTAG调试接口
41 TCK I/O JTAG调试接口
42 RST_N I 系统复位,低电平有效
43 1.8V P 模组1.8V供电
44 GND P 模组地
45 USB_DM I/O USB_DM (保留,未使用)
46 USB_DP I/O USB_DP (保留,未使用)
47 GND P 模组地
48 0.9V P 模组0.9V供电
49 GND P 模组地
50 GND P 模组地
51 GND P 模组地
52 GND P 模组地

管脚类型说明

表中I/O类型定义:I=输入,O=输出,P=电源,I/O=输入/输出

重要说明

  • S/PDIF输入: 每个SRC模块对应一个S/PDIF输入
    • 管脚28(X0D00): S/PDIF_IA (对应SRC_A)
    • 管脚2(X1D13): S/PDIF_IB (对应SRC_B)
  • I²S_A接口:
    • 输入: BCKIA(X0D35), LRCKIA(X0D36), SDINA(X0D37), TDMIA(X0D38)
    • 输出: BCKOA(X0D41), LRCKOA(X0D40), SDOUTA(X0D11)
  • I²S_B接口:
    • 输入: BCKIB(X1D10), LRCKIB(X1D00), SDINB(X1D34), TDMIB(X1D01)
    • 输出: BCKOB(X1D17), LRCKOB(X1D16), SDOUTB(X1D09)
  • UART/I2C接口选择: 通过管脚22(X0D31)的UART_I2C_SEL信号选择接口类型
    • UART模式:管脚9(X0D29)=UART_RX,管脚23(X0D32)=UART_TX
    • I2C模式:管脚9(X0D29)=I2C_SDA,管脚21(X0D30)=I2C_SCL
  • MCLK输出: 管脚15(X0D39)和管脚35(X1D11)
    • Master模式需要,支持128fs/256fs/512fs/1024fs
  • TDM输入: TDMIA(X0D38)和TDMIB(X1D01)仅在TDM模式使用,用于级联
  • 时钟限制: 所有Master的I2S端口都要在同一个时钟域,即同在44.1KHz时钟域或者同在48KHz时钟域

4、配置接口说明

4.1 I²C/UART配置接口

XMSRC4194-VC1支持I²C和UART双协议配置,提供灵活的配置方式。通过管脚22(X0D31)的UART_I2C_SEL信号可以选择使用哪种配置接口:

配置方式 管脚22(X0D31) 通信接口 说明
上拉 UART_I2C_SEL UART模式 管脚9(X0D29)=UART_RX, 管脚23(X0D32)=UART_TX
下拉 UART_I2C_SEL I²C模式 管脚9(X0D29)=I2C_SDA, 管脚21(X0D30)=I2C_SCL

4.2 可配置参数

通过I²C或UART接口可配置以下参数:

参数类型 配置选项 说明
SRC_A输入源 I²S_A_IN / S/PDIF_A 选择SRC_A模块的输入源 (二选一)
SRC_B输入源 I²S_B_IN / S/PDIF_B 选择SRC_B模块的输入源 (二选一)
I²S_A模式 Master / Slave I²S_A工作模式
I²S_B模式 Master / Slave I²S_B工作模式
I²S_A采样率 4kHz~192kHz
I²S_B采样率 4kHz~192kHz
I²S_A输入格式 I²S/Left-Justified/Right-Justified 音频数据格式
I²S_B输入格式 I²S/Left-Justified/Right-Justified 音频数据格式
I²S_A输出格式 I²S/Left-Justified/Right-Justified/TDM 音频数据格式
I²S_B输出格式 I²S/Left-Justified/Right-Justified/TDM 音频数据格式
输出字长 16/24/32位

配置说明

  • Master模式限制: 所有Master的I2S端口都要在同一个时钟域,即同在44.1KHz时钟域或者同在48KHz时钟域
  • 详细配置命令请参考配置协议文档

4.3 MCLK配置

  • Master模式端口需要MCLK,用于生成LRCK和BCK:
  • MCLK支持128fs/256fs/512fs/1024fs

5、硬件参数

5.1、正常工作条件

功能 最小值 典型值 最大值 单位
工作温度 0 - 70
3.3V工作电压 3.0 3.3 3.6 V
1.8V工作电压 1.62 1.80 1.98 V
0.9V工作电压 0.855 0.90 0.945 V

5.2 产品尺寸

13±0.1mm(L)X13±0.1mm(W)X0.8±0.1mm(H)

5.3 模组封装图

A316-Mini-V1封装图
图3: A316-Mini-V1封装图

6、最小系统参考设计

A316-Mini-V1最小系统参考设计

7、产品包装信息

托盘+外箱包装

8、修订历史

版本 日期 描述 修订者
V1.0 2025-10-6 初始版本发布 技术文档部

9、咨询反馈

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