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Silicon Labs USB IC USB Audio Class =... 3 Silicon Labs USB IC... 3 USB Audio Class Codec/DAC... 7 CP CP211

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2015 年 6 月

文書管理番号:

ELS100-00017

Silicon Labs USB ブリッジ IC の魅力

= USB Audio Class への対応 =

(2)

Silicon Labs USB ブリッジ IC の魅力

USB Audio Class への対応=

目次

1 はじめに

... 3

Silicon Labs USB ブリッジ IC シリーズについて ... 3

USB Audio Class のサポート ... 4

3-1 技術的課題 1:データ・ストリーミングの同期方法 ... 4 3-1-1 非同期モード ... 5 3-1-2 同期モード ... 6 3-2 技術的課題 2:Codec/DAC のコンフィグレーション ... 7

CP2114 の概要 ... 7

4-1 CP2114 の特長 ... 7 4-2 CP2114 のブロック図 ... 9 4-3 CP2114 のドキュメント関連 / ツール関連 ... 9

5 評価ボードを動作させてみました

... 10

5-1 評価キットのご紹介 ... 10 5-1-1 CP2114 評価ボード概要 ... 11 5-1-2 CP2114 評価ボード向け 各ドーター カード 概要 ... 11 5-2 評価キットを動作させてみました ... 12 5-2-1 事前準備 ... 12 5-2-2 音楽を鳴らしてみました ... 13 5-2-3 ボリュームのコントロール ... 14 5-2-4 CP2114 は、PC からどう見えているか? ... 16

6 まとめ

... 17

6-1 最新の情報:CP2614 MFi アクセサリ デジタル オーディオブリッジ IC 登場 ... 17 6-1-1 CP2614 の概要 ... 18

改版履歴

... 19

参考文献

... 19

(3)

1 はじめに

この資料は、Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズを取り上げその機能と利便性を概説した資料 となります。Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズは、利便性が高いところから、ご好評を頂いており、 様々な機器でご採用頂いております。このUSB ブリッジ IC シリーズは、近年様々なラインナップが拡張 (詳細は本資料2 項ご参照)されております。その中からこの資料では、USB Audio クラスに対応した USB-I2S ブリッジ IC(CP2114)を取り上げ、このデバイスの魅力についてご紹介させて頂きます。さらに、 このCP2114 の評価キットを動作させるまでを解説したいと思います。

Silicon Labs USB ブリッジ IC シリーズについて

Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズは、現状(2015 年 4 月現在)、以下の様なラインナップに拡 張されております。(下記、表1 ご参照)

型 式 概 要 特 長

1 CP2102 USB-UART Bridge 一番スタンダードなUSB-UART ブリッジ IC 2 CP2103 USB-UART Bridge 機能拡張版のUSB-UART ブリッジ IC

3 CP2104 USB-UART Bridge 次世代のスタンダードなUSB-UART ブリッジ IC 4 CP2105 USB-Dual UART Bridge 2 つの UART を持つ USB-UART ブリッジ IC 5 CP2108 USB-Quad UART Bridge 4 つの UART を持つ USB-UART ブリッジ IC 6 CP2109 USB-UART Bridge CP2102 の Low-Cost 版

7 CP2110 HID USB-UART Bridge USB HID クラスをサポートした USB-UART ブリッジ IC 8 CP2112 HID USB-I2C/SMBus Bridge USB HID クラスをサポートした USB-I2C ブリッジ IC 9 CP2114 USB-I2S Digital Audio Bridge USB Audio クラスをサポートした USB-I2S ブリッジ IC 10 CP2130 USB-SPI Bridge USB-SPI ブリッジ IC

【 表1: USB ブリッジ IC ラインナップ一覧表 】

上記【表1】の 1 から 7 までの USB-UART ブリッジ IC は、技術情報誌にも取り上げられ、メジャーなデ バイスとなっております。今まで、USB 機器を開発された経験のない方でも、これらのデバイスを用いるこ とにより、簡単に短期間でUSB 化が出来ることから、ご好評を頂いております。こちらの製品の概要につ いてご興味がある方は、弊社魅力シリーズ書簡 “Silicon Labs 社 USB-UART ブリッジの魅力” をご

参照頂くか、弊社までお問い合わせ頂きます様宜しくお願い申し上げます。 更に、このUSB-UART ブリッジ IC の利便性を継承しつつ、他のインターフェースに対応したシリーズが、 上記【表1】の 8~10 項の製品となっております。“マイコンの UART は既に他のデバイスとの接続に使用し ていて、空いてない・・・” などといったときに便利なシリーズになっております。 その中でも、特定の機能(デジタル・オーディオ・ストリーミング)に特化した上記【表1】の 9 項 CP2114: USB-I2S デジタル・オーディオ・ブリッジ IC に関する魅力について、次の項目から説明を行いたいと思い ます。

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USB Audio Class のサポート

近年、デジタル家電を含め、USB が標準的に搭載されるケースが増え、USB 接続を使用するケースが 広がっております。最近のPC を見ると、外部機器との接続用のインターフェースとして、USB しか搭載し ていないものも珍しくありません。このUSB をデジタル・オーディオ制御の I/F として使用されるケースも増 えてきました。USB は、広帯域幅を持つため、高品質オーディオをサポートするのに適しております。さら に、USB の使いやすさは、一般消費者にとってもメリットがある為、ポピュラーなオーディオインターフェー スとなりました。しかしながら、USB ポートからオーディオ・データを抽出することは単純なタスクではありま せん。USB 自体もそれ相当な分野の専門知識を必要とする複雑なプロトコルです。(USB ブリッジ IC がご 好評を頂いている理由の一つでもあります。)さらに、オーディオに関連する専門知識(データ・ストリーミン グの同期、CODEC/DAC の設定/プログラミング等)も必要になってきます。 今回、ご紹介する“CP2114”をご使用頂くと、USB ソフトウェア開発の複雑さを省くだけでなく、新しい標 準オーディオ設定インターフェース、さらにオーディオ・データ・ストリーミングを同期させる方法を安価で高 度に統合化されたシングル・チップ・ソリューションにて提供致します。 USB は、使用用途の広いインターフェースで、数多くのデータ伝搬を行う方法を提供しております。その 中の一つとして、デジタル・オーディオ制御がございます。安全に互換性を保ちながらUSB 上のオーディ オ・データを伝搬するために標準化の機構を持つことは、重要なポイントとなります。USB 規格団体である USB Implementers Forum(以下、USB-IF といいます: www.usb.org)は、オーディオ・デバイス・クラスを 定義しました。これは、USB 上でのオーディオ・データ伝搬の為に、非常に強健な標準化されたメカニズム で、このUSB オーディオクラスの仕様は、USB-IF により公開され利用可能になっています。 今回ご紹介させて頂いております “CP2114”は、この USB オーディオクラスに準拠したデバイスとな っております。 3-1 技術的課題 1:データ・ストリーミングの同期方法 USB 上で伝搬されるオーディオ・データにて、技術的課題の 1 つとして挙げられるのが、ホスト側 (Source) から デバイス側(Sink)間におけるデータ・ストリーミングの同期となります。この“アイソクロ ナス転送” の為に、強健な同期スキームが開発され、これがUSB の仕様に組み入れられました。この 定義により、オーディオ・デバイス・クラスは、USB バス上にてオーディオ・データを確実に伝搬するため に、この同期スキームを厳守する必要性があります。更にこの同期メカニズムのインプリメンテーション は重要なタスクとなります。レガシーな方法でこれをインプリメントする場合、複雑なデータレートコンバ ータを用い、ハイエンドな組み込みシステムの設計が必要になります。また、システムによって要求され るクロック精度をサポートする高価なPLL を必要としていました。 48KHz のサンプリングレートのシステムでは、ホスト(Source)側はミリ秒毎に 48 個のオーディオ出 力サンプルを含んだフレームを送ります。デバイス(Sink)側は、そのオーディオ出力データを同時に一 つのサンプルとしてDAC へ送る為に、バッファを行います。その為、ホストとデバイス間で(ほんの少し の)クロックミスマッチが発生した場合、オーバラン/アンダーランの状態となります。これに対し、USB の 仕様は、ホスト/デバイス間のクロックミスマッチに順応させる為にいくつかの方法を定義しています。 USB は、以下の【表 2】の様に Source/ Sink 間のオペレーションを管理するモードを定義しています。

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モード Source Sink 非同期 フリーランニング・クロック Sink 側に暗黙のフィードフォワードを供給 フリーランニング・クロック Source 側に明示のフィードバックを供給 同期 USB SOF に対しクロック・ロックする 暗黙のフィードバックを使用 USB SOF に対しクロック・ロックする 暗黙のフィードバックを使用 アダプティブ Sink に対しクロック・ロックする 明示のフィードバックを使用 データ・フローに対しクロック・ロックする 暗黙のフィードバックを使用 【 表2:USB オーディオクラスの各モード 】 ※ 上記表にて、オーディオ出力の場合、ホスト側はSource、デバイス側は Sink となります。 オーディオ入力の場合は、デバイス側がSource、ホスト側は Sink となります。 “CP2114”は、非同期モードと同期モードをサポートしており、これを選択することができます。このモ ードの選択は、システムデザイン時に決定するホストによって依存致します。尚、ポピュラーなプラットフ ォーム(Windows、Linux、MacOS、iOS(Apple iPad))は、現状全て非同期モードをサポートしていま す。ここでは、非同期モード及び同期モードについて、概要説明をしたいと思います。 3-1-1 非同期モード ここでは、USB オーディオクラスの非同期モードについて、概説したいと思います。非同期モードで は、下記の【図1】の様に、Sink 側は、Source 側に対して、明示的なフィードバックを行います。そして、 このフィードバックを受けたSource 側は、これに基づいて Sink 側へ送信するサンプル数を調整する ことにより、クロックミスマッチへの対応を行います。 【 図1 :USB オーディオクラスの非同期モード 】 このフィードバックメカニズムは、ホスト側のクロックに同期するように、Sink 側に対し PLL 等のハ ードウェアを調整する要求を行わずに、Source/Sink 間のクロックミスマッチに対応します。 下記の【図2】は、48KHzのサンプリングレートの環境にてバッファを用いたシステムを示します。最 初ホスト側はミリ秒毎に発生するUSB フレームスタート(SOF)に則り、48 個のサンプルをストリーミ ングし始めます。しかしながら、デバイス側のバッファがクロックミスマッチによって、“Full” 若しくは “Empty” の状態に近づいた場合、デバイス側はバッファ・オーバーラン若しくはアンダーランが生じ ない様にホスト側に対し送信サンプル数の調整(サンプル数を増やす:49 個、減らす:47 個、等)を要 求することができます。この方法は、Silicon Labs 社製“CP2114”にインプリメントされています。また、 “CP2114”をご使用頂くと、付加的なソフトウェアの開発を必要とせずに、USB オーディオクラスをサ ポートすることができます。 オーディオ・ストリーム 明示的なフィードバック

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【 図2 :非同期モードのバッファサポートシステム 】

3-1-2 同期モード

ここでは、USB オーディオクラスの同期モードについて、概説したいと思います。同期モードでは、 Source と Sink は、暗黙的なフィードバックを使用し、クロックは、Source から送信される USB SOF とロックされます。Sink 側は下記【図 3】の様に USB SOF で同期を行います。

【 図3 :USB オーディオクラスの同期モード 】

シンプル且つ強健な同期モードのインプリメントは、下記の【図4】の様なクローズド・ループ制御に よって成り立ちます。これは、USB SOF と Sink 側の内部オシレータを同期させることにより、ミスマッ チを補正させます。

【 図4 :同期モードのクローズド・ループ制御による内部 OSC の調整 】

ホスト側からミリ秒毎に送られてくるUSB SOF を用いて、Sink 側の内部オシレータを補正します。 この方法を適切に動作させる為には、Sink 側の内部オシレータはキャリブレーション用レジスタによ って非常に小さいステップで周波数をUp/Down させる機構が必要となります。“CP2114”の内部オシ レータは、この動的な調整機能をインプリメントされています。 ホスト デバイス:バッファ オーバーフロー アンダーフロー USB データ アンダー/オーバーフロー フィードバック オーバーフローに近づいたので サンプル数を減らす アンダーフローに近づいたので サンプル数を増やす OSC 補正 USB SOF 内部OSC の調整

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3-2 技術的課題 2:Codec/DAC のコンフィグレーション もう一つの課題として考えられるのが、ご使用されるCodec/DAC のコンフィグレーションになります。 現在の主要なCodec/DAC は、デバイスの性能を設定するために、それぞれユニークな方法で設定す る必要性があります。仮に、製品毎にいくつかのCodec/DAC の使い分けを行う場合、ソフトウェア設計 が複雑化、若しくは複数のコードの管理が発生します。また、Codec/DAC をコンフィグレーションする為 だけに、マイコンを用いるのは、もったいない話です。 今回、ご紹介させて頂いている“CP2114” は、この Codec/DAC のコンフィグレーションを行う為のイ ンターフェース(オーディオ・コンフィグレーション・プログラミング・インターフェース)を持っており、Codec / DAC をコンフィグレーションすることが可能です。このインターフェースは、Codec/DAC をイネーブル するために、各パラメータを供給します。(DAC レジスタサイズ、オーディオフォーマット、ボリューム・コ ントロール、オーディオ・クロックレシオ等) また、以下のメジャーな3 つの Codec/DAC に対しては、予 めコンフィグレーションの内容がインプリメントされております。さらに、カスタム・プログラミングの為にオ ープンフィールドが準備されており、この3 つ以外の Codec/DAC にも対応可能で、最大で 32 個の Codec/DAC に対応することができます。このフォーマットは理解しやすいもので構成されており、 Codec/DAC の固有の設定値の内容をカプセル化することができ、一旦、開発者がこのインターフェー スに精通すれば、Codec/DAC 間の切り替えは単純なタスクとなります。尚、外部ピン(DACSEL[0:4]) を用いて、どのCodec/DAC を使用するかを指定いたします。 更に、このインターフェースは、USB 経由で Codec/DAC のコンフィグレーションの内容を設定するこ とができます。この内容は、一度適用されると、内蔵のEPROM に保存されます。このインターフェース は、動的な変更にも対応可能で、ダイナミックにCodec/DAC にアクセスを行い、設定値を変更すること をホスト側からの指示で行うこともできます。 【 デフォルトで対応しているCodec/DAC 】  Cirrus Logic 社製 CS42L55  Wolfson Microelectronics 社製 WM8523  Texas Instruments 社製 PCM1774

CP2114 の概要

さて、ここまでで、CP2114 の特長に触れながら、USB Audio クラスをサポートする為の課題について概 説させて頂きました。この章からは、CP2114 の特長について、説明してきたいと思います。 4-1 CP2114 の特長 “CP2114” の特長は、以下の様になります。  USB オーディオクラス to I2S デジタル・オーディオ ブリッジ IC

 ホスト側からCodec/DAC と通信する為に USB HID to I2C をサポート  ボリューム/ミュートの同期を取る為、USB HID コンシューマ制御 をサポート  USB2.0 フルスピードをサポート

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USB Audio クラス v1.0 サポート

 I2S マスターモード、I2S 及び Left justified PMC 出力サポート  48KHz、16 ビット ステレオ デジタル オーディオ サポート  Source/Sink 間の同期方法として、非同期/同期モードをサポート  Windows7/ Vista/XP、Mac OS-X、Linux サポート

 iPad/iOS (USB カメラキットコネクタを使用) サポート  幅広いAudio Codec/DAC のサポート  直ぐに使用できる3 つのメジャーな Codec/DAC  様々なCodec/DAC の設定をする為の内部メモリを準備  小型パッケージの採用  5x5mm サイズの 32 ピン QFN パッケージを採用  最小の部品構成が可能  USB トランシーバ内蔵、クロック内蔵、カスタム対応する為に OTP メモリ内蔵  レギュレータ内蔵:3.45V 出力  USB バスパワー 若しくは セルフパワーで動作可  その他  評価キット(CP2114-EK)あり。更に、標準サポートしている Codec のボードも準備  CP2114 をカスタムする為のツールも提供  動作温度範囲:-40∼85℃を保証 これらの特長を図解しますと、以下の【図5】 の様になります。5x5mm の小型パッケージに、これら の機能が実現されております。また、他のUSB ブリッジ IC と同様に、レギュレータを内蔵し、USB バス パワーからCP2114 の動作に必要な電圧を生成することができる為、バスパワーのみで動作させること も可能です。更に、この内蔵レギュレータにて生成された余剰分の電力は、外部デバイスで使用するこ とも可能です。 ― 【 図5:CP2114 の特長 】 USB Host USB デジタル オーディオ クロック コントローラ USB ⇔ I2C コンフィグレーション ボリューム コントロール EPROM Audio CODEC / DAC スピーカー マイク USB Audio USB HID VOL/Mute I2S デジタル Audio I2C Configuration GPIO Volume/Mute ボタン

CP2114

追加機能

- USB HID to UART - Clock Out ピン - GPIO 等

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4-2 CP2114 のブロック図 “CP2114” のブロック図は、以下の【図 6】の様になります。これは、CP2114 のデータシートから抜 粋したものです。ここでご認識頂きたい点としましては、上記4-1 項でも記述させて頂きましたが、USB Audio クラスを用いた機器に必要とされる機能が実現されていること、周辺部品が最小の構成で実現で きるため基板の小型化/低コスト化に寄与すること、更に、ソフトウェア開発が不要な為、開発期間が短 縮できるなどのメリットです。 【 図6:CP2114 のブロックダイヤグラム 】 4-3 CP2114 のドキュメント関連 / ツール関連 “CP2114” のドキュメント関連としては、以下のものが準備されております。  CP2114 データシート http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114.pdf  CP2114 評価キット ユーザーズガイド http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114-EK.pdf  CP2114 クイックスタートガイド http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114-QS-Guide.pdf  AN721:CP21xx Device Customization Guide

CP2114 の UID/PID の変更、GPIO の設定、DAC Configuration の設定等を行うツールの概説 http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN721.pdf

AN433:CP2110/4 HID to UART API Specification

Silicon Labs 社より提供される HID to UART インターフェースライブラリの仕様を概説 http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN433.pdf

AN434:CP2110/4 Interface Specification

CP2110/4 の OS 向けのライブラリの仕様を概説

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“CP2114” のツール関連としては、以下のものが準備されています。  CP2110/4 Software Package for Windows

このソフトウェアパッケージには、上記AN721 のソフトウェア(コンフィグレーションツール)、 HID-UART のサンプルプログラム(GPIO 等の制御、ソースあり)などが含まれ、且つ、必要なド キュメント類もまとめてダウンロードできるパッケージとなっております。尚、このパッケージは、 Mac OS 用、Linux 用も準備しています。

http://www.silabs.com/Support%20Documents/Software/CP2110_4_Windows.exe  CP2114 Supplemental Codec Configuration Files

各Codec/DAC のサンプルのコンフィグレーションコードが準備されています http://www.silabs.com/Support%20Documents/Software/CP2114-Supplemental-Codecs.zip これらのドキュメント、各種ツール、デバイスの情報につきましては、以下のSilicon Labs の CP2114 のサイトから入手することもできます。一度、ご確認ください。 http://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/usb-to-i2s-digital-audio-bridge.aspx

5 評価ボードを動作させてみました

この章では、CP2114 の評価キット(CP2114-EK)のご紹介 と 実際に評価ボードを動作させるまでの 手順について、説明していきたいと思います。 5-1 評価キットのご紹介 CP2114 をご評価頂く目的とリファレンス・デザインとして、以下の様な評価キット/評価ボードを準備し ております。 キットの名称 内 容 1 CP2114-EK ・CP2114 の評価ボード(下記 5-1-1 をご参照) ・各種ケーブル(USB、RS232C) 2 CP2114-CS42L55EK ・CP2114 の評価ボード(下記 5-1-1 をご参照) ・CS42L55(Codec)搭載のドーターカード (下記 5-1-2 をご参照) ・各種ケーブル(USB、RS232C、3.5mm オーディオケーブル) ・イヤホン 3 CP2114-WM8523EK ・CP2114 の評価ボード(下記 5-1-1 をご参照) ・WM8523 (DAC)搭載のドーターカード(下記 5-1-2 をご参照) ・各種ケーブル(USB、RS232C) ・イヤホン 4 CP2114-PCM1774EK ・CP2114 の評価ボード(下記 5-1-1 をご参照) ・PCM1774 (DAC)搭載のドーターカード(下記 5-1-2 をご参照) ・各種ケーブル(USB、RS232C) ・イヤホン

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5-1-1 CP2114 評価ボード概要

CP2114 評価ボードは、以下の様な構成となっております。

5-1-2 CP2114 評価ボード向け 各ドーター カード 概要

ドーターカードとしては、以下の3 種類が準備されています。上記の CP2114 評価ボードと接続 (Daughter Card Connector 経由)し、使用致します。尚、ドーターカード使用時は、使用するドーター カードに合わせ、CP2114 評価ボード上の“DAC Select Jumpers” の 設定を変更する必要性がご ざいます。ピンの設定は評価ボード上に記述されていますので、ご参照ください。 Codec/DAC ドーター カードと接続 HID-UART 接続時に使用 接続するドーターカード に合わせ設定 ホストPC と接続 この基板上からボリューム・ コントロールが可能 Cirrus Logic 社製 CS42L55 搭載ドーターカード Wolfson Microelectronics 社製 WM8523 搭載ドーターカード Texas Instruments 社製 PCM1774 搭載ドーターカード

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5-2 評価キットを動作させてみました

今回、弊社が準備できた評価キットは、Wolfson Microelectronics 社製 オーディオ DAC WM8523 が搭載されたドーターカードが含まれる“CP2114-WM8523EK” となります。これを、Windows7 PC と USB 接続し、音楽を鳴らしてみました。概要は、以下の様になります。 今回、準備できた“CP2114-WM8523EK”は、残念ながら DAC の機能しかなく、オーディオ入力がで きません。“CP2114-CS42L55EK”をご準備頂くと、外部オーディオ入力も可能になります。 5-2-1 事前準備 CP2114 は、何度か記述しました様に、USB オーディオクラス並びに HID クラスに対応しており、 Windows 等の標準ドライバを使用する為、専用のドライバなどをインストールする必要性はございま せん。準備としては、以下の様な簡単なハードウェアのセッティングのみです。 スピーカー出力 CP2114 WM8523 USB オーディオクラス CP2114-WM8523EK Windows7 PC 音楽データ出力 I2S データ USB ラインから音楽データを抽出し I2S フォーマットに変換 更に、評価ボード上のプッシュボタンを使用し、 ボリューム調整、ミュートを実施

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① CP2114 ボードとドーターボードを接続します。

② 使用するドーターボードに合わせ、以下のDAC Select Jumpers の設定を行います。

③ DAC からの出力ポートにヘッドフォン若しくはスピーカーを接続します。 今回の弊社のテストでは、ヘッドフォンを使用したため、“HP OUT”のジャックと接続を行いま した。もし、スピーカー接続を行う場合は、“LINE OUT”のジャックと接続してください。 そして、もちろんですが、CP2114 評価ボードとPC の USB 接続を行います。これらの基板は、USB バスパワーで動作しますので、別途電源の供給は、必要ございません。 5-2-2 音楽を鳴らしてみました いよいよ、音楽を鳴らしてみたいと思います。その為には、少しPC 側の操作が必要になります。 ① Windows のメニューバーの“スピーカー” アイコンを右クリックし、“ボリューム コントロール オ プション” を起動します。 ② “ボリューム コントロール オプション” にて、サウンドデバイスとしてCP2114 を選択し、適用し ます。 ご使用するドーターボード GPIO ピン 8 7 6 5 CP2114-CS42L55EK On On On On CP2114-WM8523EK On On On Off CP2114-PCM1774EK On On Off On 今 回 使 用 し た 設定です 右クリックし、ボリュームコントロールオプションを起動 CP2114 USB-Audio Bridge を選択します “適用”、“OK”ボタンをクリックします

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いよいよ、音楽を鳴らします。

今回使用したアプリは、Windows Media Player を用いて、mp3 ファイルを再生してみました。

また、サンプルの動画(wmv ファイル)も、再生してみました。 紙面上なので、音楽が再生されていることを表現するのは、厳しいですが、それぞれ音楽が問題な く再生されていました。 5-2-3 ボリュームのコントロール 引き続いて、ボリューム コントロールについてもテストをしてみました。以下の図の様にCP2114 の評価ボード上のプッシュボタンを押して、正しく動作するか見てみました。 ここでは、Windows 上の音量ミキサーの状態も見たいと思います。 結果としては、軽快な音楽が再生されました。 結果としては、バックで流れている 重厚な音楽が無事に再生されまし た。

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ボリューム コントロール、Mute コントロームも問題なく出来ておりました。 VOL + ボタンを押す VOL - ボタンを押す 音量が大きくなると共にミキサーも 高へ 音量が小さくなると共にミキサーも 低へ PR MUTE ボタンを押す 音楽が消音すると共にミキサーもMUTE 状態になりま した

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5-2-4 CP2114 は、PC からどう見えているか? 基本的な動作テストは、以上となります。何度も、記述致しましたがCP2114 は、USB オーディオク ラス及びHID クラスに対応しております。それでは、Windows のデバイスマネージャを用いて、どの ように認識されているか、チェックしていきたいと思います。 汎用のUSB オーディオデバイスとして認識 少 し 分 か り づ ら い で す が 、 こ の CP2114 は 、 VID : 0x10CA 、 PID:0xEAB0 が設定されており ます。(デフォルト値) ここから、HID クラスデバイスとし ても、認識されていることが分か ります。

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6 まとめ

本資料では、Silicon Labs 社の CP2114 の魅力について、ご紹介させて頂きました。CP2114 の特長/ 利点を再度まとめさせて頂くと、以下の様になります。  USB to I2S ブリッジ IC  USB オーディオクラス 1.0 をサポート  USB ラインを用いて、音楽データを確実に抽出  48KHz、16 ビット ステレオ デジタル オーディオ サポート  汎用ドライバをそのまま使用  別途マイコンを使用無くてもAudio Codec/DAC の制御が可能

 USB to I2C をサポートし、Host 側から Audio Codec/DAC の制御が可能  Audio Codec/DAC をコンフィグレーションする機構をサポート  サポートするCodec/DAC を拡張することが可能  Volume コントロール/Mute を行う機構をサポート  USB HID クラスをサポートし、ホスト側と同期を取ることが可能  最小の構成で、実現が可能  5×5mm の小型パッケージを採用  USB トランシーバ内蔵、クロック内蔵、カスタム対応する為に OTP メモリ内蔵  レギュレータ内蔵:3.45V 出力  USB バスパワー 若しくは セルフパワーで動作可  拡張性もあり  USB – UART ブリッジ機能もサポート  GPIO サポート 上記の様な特長を持っております。特長を一言で表しますと“簡単”に尽きるかともいます。USB オー ディオ機器に必要と思われる機能は、既にビルドインされているので、ユーザは“CP2114”をご採用頂くだ けで、アプリケーションの構築が簡単に実現できます。 仮に、他のUSB マイコンを用いてこれらの機能を実現しようとした場合、如何でしょうか?もちろん USB オーディオクラスの仕様を理解し、ソフトウェア開発をする必要性があります。またこの資料でも概要を記 述させて頂いた“同期”の機構も考慮する必要があります。それなりの工数もかかると思います。 CP2114 をご活用いただきまして、簡単に、そして安価に機能実現をして頂ければと思います。 6-1 最新の情報:CP2614 MFi アクセサリ デジタル オーディオブリッジ IC 登場 今回、このCP2114 の魅力について執筆させて頂いて、一点不満(?)に感じたのが、iOS への対応 でした。これは機構上仕方ないのですが、USB カメラキットコネクタと併用する点にありました。そんなこ とを考えていましたら、Silicon Labs より Lightning ケーブルに対応した製品“CP2614”を発表した情報 が舞い込んできました。ここでは、簡単に紹介させて頂き、この製品にご興味がある方は、以下の Silicon Labs 社の URL をチェック及び弊社までお問い合わせ頂ければと思います。

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6-1-1 CP2614 の概要

このCP2614 (MFi アクセサリ デジタル オーディオ ブリッジ IC)は、Apple 社の iOS デバイスの 周辺機器を短期間に開発することを目標にしているIC となります。CP2614 は Apple 社の iPod / iPhone / iPad の“MFi”プロトコル及び Lightning コネクタをサポートしています。これは、デジタル オ ーディオ ストリーミングを含むiOS アプリとのコミュニケーションを実現します。尚、CP2614 を使用す るためにファームウェアの開発は不要で、且つオプションのカスタマイズは全て単純なGUI によるコン フィグレーションツールを用いることにより設定することができます。このカスタマイズしたコンフィグレ ーションは、CP2614 の内蔵メモリに格納することもできます。 このCP2614 を使うことにより、MFi プロトコル・スタックをインプリメントする必要性がなくなる為、 iOS の周辺機器の開発を単純化/短縮化することに貢献することができます。 さらに、CP2614 は、外部水晶や設定を保存する外部メモリなどは不要で、5×5mm(QFN32)とい った小型パッケージを採用している為、BOM コスト及び基板レベルでのコスト削減にも貢献します。 最後までお付き合い頂きまして、誠に有難うございました。CP2114/CP2614 に少しでもご興味を持って 頂ければ、幸いです。お問い合わせをお待ちしております。

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改版履歴

Version 改定日 改定内容

1.0 2015 年 06 月 ・新規作成

参考文献

 Silicon Labs 社 ホワイトペーパ:USB Audio Simplified  Silicon Labs 社 CP2114 データシート Rev1.1

 Silicon Labs 社 CP2114 Evaluation KIT User’s Guide Rev0.1

 Silicon Labs 社 CP2114 USB Audio to I2S Digital Audio Bridge Quick-Start Guide

本社 〒163-0928 東京都新宿区西新宿 2-3-1 新宿モノリス 28F TEL 03-3345-6205 FAX 03-3345-6209 松本オフィス 〒390-0815 長野県松本市深志 2-5-26 松本第一ビル 8F TEL 0263-39-6134 FAX 0263-39-6135 西日本オフィス 〒530-0005 大阪市北区中之島 2-3-33 大阪三井物産ビル 14F TEL 06-6227-6914 FAX 06-6227-6915 名古屋オフィス 〒450-0045 愛知県名古屋市西区名駅 2-27-8 名古屋プライムセントラルタワービル 14F TEL 052-566-2513 FAX 052-566-2514 福岡オフィス 〒810-0001 福岡市中央区天神 4-1-1 第7明星ビル9F(マクニカオフィス内) TEL 092-720-6050 FAX 092-771-1584

免責、及び、ご利用上の注意

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