usb声卡制作方法

基于TUSB3200A的USB声卡设计实现【摘要】本文介绍了基于TI的USB音频流控制器TUSB3200A、立体声多媒体数字音频编解码器TLV320AIC23B和D类功放TPA2000D4的USB声卡的设计，文中介绍了以上主要芯片的使用，详细说明了该声卡工作原理和USB程序设计的流程。

该外置声卡在PC上使用时无需安装额外驱动，表现出很好的音质。

【关键词】USB;声卡;音频流控制器;编解码引言目前的计算机板载声卡多采用AC’97和HD技术规范，数字音频信号的处理由CPU完成，而A/D、D/A转换由Codec芯片完成。

这样做的好处是借助CPU 的高速处理能力替代专用DSP芯片，从而极大地降低声卡的成本。

但是因为机箱内有很强的电磁干扰，内置板载声卡的音质很难提高，信噪比不高，无法满足部分高端用户对高保真音频的需求。

在外置USB声卡中，音频信号以具有高抗干扰能力的数字信号的形式经由USB总线传送到声卡，避免了机箱内强电磁干扰，同时也没有了机箱狭窄空间的限制，使得设计人员可以设计更为复杂的模拟电路并采用更好的屏蔽设计，从而大幅度的提升音质。

1.主要芯片介绍TUSB3200A是TI公司的一款USB音频流控制器，内置8052微控制器单元，支持USB 1.1规范和USB音频类规范，属于USB全速外围接口设备，内置USB 串行接口引擎（SIE），特别适合需要同步数据流传输的地方，比如数字扬声器、声卡。

编解码接口支持AC’97 1.X、AC’97 2.X、几种不同的I2S、苹果公司的Apple Intermediate Codec（AIC）等串行接口数据格式以及通用目的的数据格式。

DMA控制器可以管理四通道USB同步数据包。

内部集成I2C控制器，上电即读取外部程序存储器，也可以控制与其相连的支持I2C协议的设备。

可以工作于主、从两种模式。

本设计中TUSB3200A工作于主模式下。

TLV320AIC23B编解码器是一款高性能低功耗的立体多媒体数字声音频（Codec）芯片，内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE IN两种输入方式，输入输出都具有可编程增益调节。

自制usb声卡声卡也可以自己制作吗?是的，完全可以!本文介绍一款采用USB接口的声卡，效果相当不错，电路也很简单。

电路原理电路原理图如图1所示。

PCM2702(IC1)为美国TI公司属下的BB公司生产的USB接口DAC芯片。

PCM27O2支持USB1.0标准，可接收16bit的立体声或单声道的USB音频数据流，其基本参数如表1所示。

IC2为集成双运放，用作输出缓冲放大。

IC1的左边为数字输入部分，右边为模拟输出部分，PCM2702的2脚要求电压为3．3V，在这里，巧妙地用一个红色发光管降压，并兼作电源指示，只要插上USB口它就会亮，并接R1是为了减轻LED的负担。

R2为上拉电阻，考虑到计算机提供的电源高频纹波较大，故采用较强的滤波措施。

C3～C11和C18均为电源滤波和退耦电容，加一个电感作模拟部分的滤波。

PCM2702的音频输出偏置为1~2Vcc，因后接的缓冲运放为单电源应用，故不加隔直电容，这样运放也不用加偏置电阻。

IC2构成一个直流放大倍数为1、交流放大倍数为2的缓冲放大器，C16、C17、C19、C20 为隔直电容。

若忽略运放输出电阻，隔直电容容量计算公式如下：C=7/(6πf L R L)式中，f L为下限频率，R L为负载阻抗，若设定下限频率为40Hz，两个耳机并联使用，因一个普通耳机阻抗通常为32Ω，那么RL为16Ω，可计算得隔直电容值为580.5uF，这里用680uF，并一个0.22uF 的CBB电容可改善高频音质。

当然，由于PCM2702输出已具有较大的幅度，可以直接推动如TDA2282等小功率功放，故可将运放改为功放，这样，输出功率会大些。

PCM2702的11到13脚为状态标记引脚。

生产商给的资料指出：10脚状态在无音频信号时为高电平，在第二帧音频数据的首部到来即变为低电平，直到音频数据结束后第二帧首部到来才变为高电平。

只要有数据输入，11脚便为高电平。

12脚在数据的第一帧起始到第二帧起始为高电平，在此后的音频数据信号正常输入过程中则为低电平，或如果音频信号持续1024个取样周期为零，便为高电平。

专利名称：USB声卡
专利类型：实用新型专利
发明人：方永成,李瑛琦,陈琦申请号：CN200820156711.8申请日：20081208
公开号：CN201298225Y
公开日：
20090826
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种USB声卡，包括一音频输入模块，包括一模/数转化模块，提供模拟音频信号到数字音频信号的转化；一音频输出模块，包括一数/模转化模块，提供数字音频信号到模拟音频信号的转化；其中，所述USB声卡还包括一位于所述音频输入模块和音频输出模块间的DSP处理模块。

本实用新型提供的USB声卡，不但安装方便，而且具有抑制回声功能。

申请人：悉雅特楼宇自控(杭州)有限公司
地址：310023 浙江省杭州市天目山路398号古荡工业园区二期3号楼3层
国籍：CN
代理机构：上海申汇专利代理有限公司
代理人：金碎平
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USB Blaster制作最近公司的blaster总是不好使用，估计也是山寨的，上网一看价格一百多能开发票的都两百多，觉得这个东西早就开源了，做一个也就这个价钱，所以决定做一个。

使用的也是稳定的方案CPLD+FT245.下载下来FT245BM的手册按照datasheet的推荐接法连接，CPLD从altera 官网下载手册，让人感觉不舒服的就是在网站上找了半天居然没有MAX3000A的原理图库也没有封装图只能自己画，还好cadence画这个很快。

CPLD的I/O输出是3.3V为了能给2.5V或者其他电压的FPGA 下载程序必须加上电平转换芯片，JTAG的电平转换芯片使用的是低电压的74LV245，下载3.3和2.5V的器件是没有问题的，看手册上说最低可以工作在1.2V，具体倒是没有试过。

下面就是原理图。

在公司还有一个方的地方就是使用cadence不用做封装库直接从公司的库里面找封装就行，当时在学校刚开始学cadence的时候最发愁的就是建封装了。

不过学会了之后就觉得简单了。

下面是pcb文件。

为了省钱pcb的尺寸是5*5CM的这个尺寸好几个厂家都是50元作10块的有一个是深圳嘉力创还有一个是捷易顺，我选的是第二家因为他家的黑色阻焊不需要多加钱。

第一家需要加钱。

算上邮费也刚72块钱还是很便宜的。

而且一周就可以拿到货了。

下面是生产回来的pcb。

生产回来之后立刻用中午休息的一个小时焊接了两块出来，测量没有短路之后插上usb，测量电压发现4V多，立马断开了检查问题，找来找去发现是FT245的1脚被我删掉了，虽然焊接的时候对了一下但是给搞错了。

用烙铁拆下来有焊接了回去，插上usb电压正常了，整个板子就这个芯片贵，最后还好没坏，真是万幸。

用另一个下载器把CPLD程序下载进去，程序稍稍做了一下改动正常插上usb的时候指示灯是不亮的，只有当下载程序的时候是亮的，我给她做了个反向让他插上的时候是亮的下载的时候是不亮的正好可以当作电源指示。

常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：戴铮学号：40831406华思佳学号： 40831415车飞学号： 40831403系部：电气工程系专业：应用电子技术题目：USB声卡的设计与制作指导者：朱小刚柏军基评阅者：2010年 5 月毕业设计（论文）中文摘要随着计算机硬件飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早已为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，这么多的设备，如何接入个人计算机？USB就是基于这个目的产生的。

USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口。

USB设备之所以会被大量应用,主要是因为其具有支持热插拔、携带方便(USB 设备大多“小、轻、薄”)、标准统一、可以连接多个设备、高速度、简单的网络互连功能优点。

当前的USB设备被局限在PC平台下才能进行数据交换,这是当前USB设备面临的最大局限。

在这个环境下，USB声卡逐渐的出现在市场上，并越来越流行。

USB声卡将USB 接口的特点和声卡的需要完美的结合，更方便了人们在生活中的需要。

尤其是PCM2702之类的芯片出现，使USB声卡越做越小，在实用的基础上追加了外观的设计，强调了便携性，并运用在了耳机上，相信在今后生活中将会越来越普及。

PCM2702(IC1)为美国TI公司属下的BB公司生产的USB接口DAC芯片。

PCM27O2支持USB1.0标准，可接收16bit的立体声或单声道的USB音频数据流。

在USB声卡设计中具有主导地位。

关键词： USB接口声卡 PCM2702目录1 引言 (1)1.1 声卡的基本功能 (1)1.2 声卡的主要类型 (2)1.3 声卡的接口 (6)1.4 声卡的发展历史 (6)1.5 声卡的厂家介绍 (9)2 USB接口及声卡各主要芯片介绍 (15)2.1 USB接口的介绍 (15)2.1.1 USB接口的发展趋势与行业速递 (15)2.1.2 USB接口的优点 (15)2.1.3 USB接口布置 (16)2.1.4 USB数据传输 (17)2.2 USB声卡各主要芯片介绍 (20)2.2.1 PCM2702介绍 (20)2.2.2 asm1117介绍 (25)2.2.3 APA3544 介绍 (26)3 基于PCM2702的USB声卡设计与制作 (27)3.1 USB声卡的设计要求 (27)3.2 设计方案论证 (30)3.3硬件设计 (31)3.4软件设计 (32)3.5电路的制作 (33)4 USB声卡性能测试 (38)结论 (48)致谢 (49)1 引言1.1 声卡的基本功能声卡是计算机进行声音处理的适配器。

usb声卡原理
USB声卡原理是通过将声音信号转换为数字信号，然后通过USB接口传输至计算机。

具体原理如下：
1. 声音输入：USB声卡通常具备麦克风和线路输入接口，可
以将外部声音源输入到声卡中。

麦克风输入通过电容式或电磁式麦克风将声音信号转换为模拟电信号；线路输入通过电缆将外部设备（如吉他、音响等）的模拟电信号输入到声卡中。

2. 模数转换：声卡内置的模数转换器（ADC）将模拟电信号
转换为数字信号。

ADC会以固定的采样率，将模拟信号离散
成一系列数字样本。

3. 数字信号处理：由于声音信号是复杂的波形，需要通过数字信号处理器（DSP）对采集到的数字信号进行处理。

DSP可以应用滤波、均衡、时域处理和频域处理等算法来改善声音质量或添加特效。

4. USB传输：处理后的数字音频信号通过USB接口传输到计
算机。

USB声卡将数字信号转换成USB接口所需的信号形式，并通过USB总线传输给计算机。

5. 数字信号重建：计算机接收到数字音频信号后，需要将其转换为模拟信号以使扬声器或耳机能够播放。

这一步骤通常由计算机内置的数模转换器（DAC）完成。

6. 声音输出：模拟音频信号通过声卡的耳机、扬声器或线路输
出接口传输到外部设备，如耳机、音响等，供用户听取声音。

USB声卡的原理基本上就是将模拟声音转换为数字信号，然后通过USB进行传输和数字信号重建的过程。

它使得计算机能够通过USB接口连接外部音频设备，并提供高品质的音频处理和播放能力。

usb声卡原理
USB声卡是一种外部设备，用于将模拟音频信号转换成数字
信号，然后通过USB接口传输到计算机进行处理。

它通常包
含一个模拟-数字转换器（ADC）和一个数字-模拟转换器（DAC）。

USB声卡的工作原理如下：首先，模拟音频信号通过输入端
口进入设备。

然后，模拟-数字转换器将模拟信号转换成数字
信号，并将其传送到计算机。

在计算机内部，这些数字信号会经过处理和转码，然后被发送到音频输出端口。

在音频输出端口，数字-模拟转换器将数字信号转换成模拟信号，然后输出到扬声器或耳机等外部音频设备上。

这样，用户就可以听到音频。

USB声卡的优点之一是其便携性和易用性。

由于其使用USB
接口连接到计算机，使用USB声卡只需要插拔即可，不需要
任何复杂的安装过程。

此外，USB声卡通常具有更好的音频
处理能力，以及更高的音频采样率和比特深度，从而提供更高的音质。

总之，USB声卡通过将模拟音频信号转换成数字信号，并通
过USB接口传输到计算机，从而实现音频输入和输出的功能。

它的简单易用性和高音质使其成为许多用户的理想选择。

电子课程设计报告USB声卡功放制作姓名：专业：班级：学号：指导教师：信息科学与工程学院电子信息系2013 年 7 月 2 日目录摘要 (3)前言 (4)1.研究背景 (4)2.研究意义 (5)3.论文章节安排 (5)第1章设计要求与方案介绍 (6)1.1设计要求 (6)1.2各类放大器特点介绍 (6)第2章硬件电路设计 (9)2.1原理分析 (9)2.2芯片简介 (12)第3章电路调试 (15)3.1调试的设备 (15)3.2 电路调试 (15)3.3测试总结 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录 (19)摘要D类数字音频功率放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM(Pulse Code Modulation,脉冲编码调制）数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通、断音频功率放大器，也称为开关放大器。

近年来,随着MP3、PDA、手机、笔记本电脑、车载音响等便携式多媒体的普及, D类功放以效率高、体积小等优势,比传统的线性功放更受人们的青睐,具有十分重要的应用价值和市场前景。

本文在对传统的音频放大器进行分析的基础上,改进了电路结构,设计了一种基于D类功放的高效率、低失真、免输出滤波器的基于USB的数字音频放大器。

USB 电脑功放板内置USB数字音频解码，单一USB插头。

采用的主要方法如下:将音频信号通过芯片CM102-A构成的电路进行前置放大，电容与CM102-A组和产生的三角波，并通过LM393进行将前置放大的正弦波与三角波进行比较处理，进行脉宽调制产生矩形波，并将矩形波传递到CD40106进行波形的整形及H桥进行的功率放大和保真，最后通过LC震荡电路驱动喇叭工作，实现音频的输出。

关键字：放大器比较；D类功率放大；数字音频信号；前言1.研究背景随着现代电子技术的不断发展，集成电路被广泛应用于各类电子电路中。

第三篇：知其然，知其所以然－USB音频设备的开发过程最近，有朋友正好在开发一个USB音频设备，所以询问我一些USB音频设备开发方面的技术细节问题；也和音响发烧友聊到USB音频设备的实现方式与其优缺点；后来，也和人谈到实现一个USB音频设备的难易度．以前在做USB Dongle PCTV Windows driver的时候，我们所用的到方案是一个USB Composite device，其中的一个Interface就是标准的USB音频输入设备，其驱动程序是微软标准的USB Audio device driver,所以并没有对上层驱动，还是对底层设备实现有一个非常深入的了解．前阵子，为了验证USB3.0 device IP的ISO IN/OUT功能，所以接手了这个基于自开发的USBIP实现音频设备的项目，从而对设备实现有了进一步的了解．正好这几周一直在跟踪一个xHCI IP开发过程中，USB Golden tree test时，Win8电源请求超时（Power IRP timeout）导致蓝屏（BSOD）的问题，已经根据DUMP FILE初步定位第四级的SS HUB无法正常进入睡眠，但始终确认不了根本原因，而且要重现这个BUG，往往一天时间都重现不了，于是决定先写一写USB音频设备方面的东西，再回过头去看那个问题，或许能有新的发现．长话简说，第一，先说一下USB音频设备的硬件系统组成，列表如下：Audio codec，音频编解码芯片USB chip or IP，USB device控制芯片MCU or ARM，CPU用来对Audio codec, USB device controller, DMA进行配置，比起USB Video device项目, CPU需要起到增加12字节的header到数据包前面的作用，音频方面CPU不需要参与．DMA controller，用来USB ISO in/out EP buffer与Audio coded所使用的Memory间的数据搬运，如果系统中他们使用同一块memory地址，可以省略该DMA．第二，软件由于这个项目的根本目的是验证自开发的USB3.0 IP的ISO IN/OUT传输功能，所以，应该首先使用USB General functional driver与上层读写应用程序对ISO传输进行验证．USB设备这边，需要编写firmware,功能就是接收ISO OUT／BULK OUT数据，通过ISOIN/BULK IN回传给PC，PC对发送与接收的数据进行比较．其中的组合如下：BULK OUT＋ISO IN，用来验证ISO IN，　ISO OUT+BULK IN，用来验证ISO OUT，　最后ISO OUT/ISO IN用来验证两者间是否存在IP设计上的冲突问题．我所走的弯路就是，跳过了这一步，结果在USB IP产生问题的时候，由于无法证明到底是USBIP的问题，还是fimware的问题，而且对USB AUDIO DRIVER控制度也不如自己开发的USB GENERAL FUNCTIONAL DRIVER灵活度高，结果造成时间上的浪费．最终，还是回过头来，实现USB loopback device, 将问题的排查范围缩小直至定位．这一步对于选择现成USB DEVICE CONTROLLER　CHIP的方案，可以跳过．Windows驱动是现成的，所以，只要USB设备实现上不存在问题，Windows就能枚举，工作．驱动的名称为USBAudio.sys.设备实现上需要做的工作包括以下几个方面：WM8753的配置DMA数据传输的配置USB音频框架的搭建，包括：1. 选择一种适合的USB音频设备拓扑结构（后面会再提及相关文档）2. 编码选定拓扑结构下的USB标准描述符与USB音频设备类描述符3. 实现USB标准设备请求与USB音频设备类相关请求，这一点也与所选择的拓扑结构关联度很大，简而言之，选择的拓扑结构简单，所需要实现的音频类请求也简单，反之亦然．4. 实现ISO数据传输. 这一点必须考虑与DMA的同步配合，否则，就会出现数据上溢或者下溢的情况，这将会表现在音效上．还有就是GraphEdit在Windows上开发音视频的得力助手，通过Audio renderer与Advanced可以得到许多音频相关的统计数据．第三，相关的资料：1. WM8753的用户手册2. USB DEVICE CONTROLLER CHIP的用户手册，如果有更上一层的API，就能够更加快速地对其编程(Cypress的FX2, FX3提供了这样的API）3. USB1.1/1.0,2.0,3.0协议USB2.0与USB1.1／1.0差别并不大，但USB3.0与前者差别非常大，特别表现在Physical,Linker layer与Protocol layer.不过，如果是只从USB音频设备的实现来讲，只需要将精力花在第九章，如果是USB3.0还应该了解一下第八章．4. USB audio class协议主要精力花在第四章与第五章5. Basic audio device文档该文档给出对Headphone, Microphone, Headset　各种拓扑结构，描述符的详尽描述．需要注意的是，如果你想实现的是一个HEADSET　USB音频设备，不要尝试STEREO　MIC,STEREO HEADPHONE的这种方案，否则就是徙劳．深层次的原因我不清楚，但是：第一，该文档中没有给出这种方案，第二，即使你实现了这个方案，Windows也不能正确枚举这样的设备我想，这就是规定，有了这个规定，USB-IF与MICROSOFT是站在统一战线上的．笔者就是在这个方面尝试，但浪费了很多时间．一些细节：1. 拓扑结构的选择，请根据硬件方案，面对的市场，进行有效的选择．举例来讲：USB音频拓扑结构的元素包括，MIXER，SELECTOR，FEATUREUNIT，Processing Unit以及Extension Unit.其中，PROCESSING UNIT又包括了：DOLBY，　3D　STEREO，　REVERBERATION,　CHORUS，　DYNAMIC RANGE COMPRESSOR　等类型．如果硬件上没有相对应的支持，就没有必要将这些纳入到拓扑结构中去.这也能解释给HIFI发烧友，为什么同样是USB　HEADSET，价格从十美元到二百美元不等，因为包括硬件与软件上都需要更多的成本去增加新的FEATURE．2. 对各类Audio class请求的管理由于请求是呈现交织状的，软件上最好的管理办法就是链表加链表的办法．3. 同步问题USB音频设备同步实现上有三种办法，他们是自适应adaptive，异步async与同步sync．如果通过反馈方式来进行同步，在实现上无疑增加了很大的复杂度．增加锁向环又给面向普通大众的产品，带来成本上的提高．比较简单的办法，可以通过插值与丢数据的办法实现，具体算法实现不属于本文的讨论范围．4. 一般情况，音频设备都伴随一个USB HID的Interface, 其功能主要包括音量增减，静音控制，如果做得更好，可以包括其它功能．由于HID设备需要用到USB INTERRUPT传输，同时需要设计REPORT　DESCRIPTOR，相关文章网上比较多，可以查阅．最后谈一下测试：一个USB设备需要通过USB-IF的认证，需要通过Electrical, link layer, USB CV, USB INTEROP一系列的测试．USB3.0比USB2.0/1.1/1.0在测试难度上有了明显的增加．而且这些测试，不光针对USB IP开发商，对于产品开发商同样需要．如果音频驱动是第三方提供的，还需要对驱动进行WHQL/WHCK测试，得到微软的认证．以上简要介绍了USB音频设备的开发过程，希望对USB音频开发者有所帮助，也使HIFI发烧友对USB音频设备有一个概念上的基本了解．。