Сделай Сам Свою Работу на 5

Интерфейсы аудиоустройств





Звуковая карта имеет набор разъемов для подключения внешних аудиосигналов, аналоговых и цифровых, а также интерфейс MIDI для связи с электронными му­зыкальными инструментами. Аудиоданные в цифровом виде могут передаваться также и по универсальным шинам USB и Fire Wire (см. п. 4.2).

Аналоговые интерфейсы

Аналоговые интерфейсы позволяют подключать стандартную бытовую аппа­ратуру, микрофон, аналоговой выход CD-ROM. На большинстве карт массового потребления для аналоговых сигналов применяют малогабаритные разъемы — «мини-джеки» (jack) диаметром 3,5 мм, моно и стерео. Эти разъемы универсаль­ны (используются на бытовой аппаратуре), но имеют весьма низкое качество кон­тактов — они являются источником шумов (шорохов и тресков), а также иногда


8.5. Интерфейсы аудиоустройств_______________________________________ 343

просто теряют контакт. Их полноразмерные 6-миллиметровые «родственники», характерные для профессиональной аппаратуры, имеют весьма высокое качество, но из-за крупных габаритов на звуковых картах не используются. На некоторых высококачественных картах сигналы линейного входа и выхода выводятся на пары разъемов RCA, которые обеспечивают очень хороший контакт, особенно в позо­лоченном варианте. В просторечии такие разъемы, часто используемые на быто­вых видеомагнитофонах, называют «колокольчиками» или «тюльпанами».



Раскладка цепей на мини-джеках унифицирована: левый канал — на центральном контакте, экран (земля) на внешнем цилиндре, правый канал — на промежуточ­ном цилиндре. Если стереоджек включить в моногнездо и наоборот, сигнал пой­дет только по левому каналу. Все соединения в стереосистемах осуществляются «прямыми» кабелями (контакты разъемов соединяются «один в один»). Для под­ключения центрального и низкочастотного каналов в 6-колоночной системе еди­ного подхода нет — может потребоваться перекрестный кабель. Неправильное подключение будет заметно по «писку» низкочастотной колонки (сабвуфера) и «бубнению» центральной колонки.

Подключение к звуковой карте устройств через внешние разъемы проблем обыч­но не вызывает — они унифицированы, и достаточно знать назначение разъемов, маркированных на задней панели.



Line In — линейный вход от магнитофона, тюнера, проигрывателя, синтезатора и т. п. Чувствительность порядка 0,1-0,3 В.

Line Out — линейный выход сигнала на внешний усилитель или магнитофон, уровень сигнала порядка 0,1-0,3 В.

Speaker Out — выход на акустические системы или головные телефоны. Под­ключать к нему внешний усилитель мощности нецелесообразно, поскольку здесь искажения больше, чем на линейном выходе.

Мгс In — микрофонный вход, чувствительность 3-10 мВ. Этот вход обычно монофонический, но иногда используется трехконтактное гнездо (как в стерео), у которого дополнительный контакт (на месте правого канала) выделен для подачи питания на электретный микрофон.

Подключение внутренних устройств к аналоговым входам может доставить боль­ше забот. Для этого используются четырехштырьковые разъемы, различающиеся как шагом межу выводами, так и их назначением. Для подключения CD-ROM часто ставят рядом два, а то и три разъема с параллельно соединенными сигналь­ными контактами, но и это может не помочь, если кабель имеет другое расположе­ние сигналов. Спасти может перестановка контактов на разъеме кабеля, для чего иголкой нажимают на фиксирующий выступ контакта. После этого контакт мож­но вытянуть в сторону кабеля и переставить в другое гнездо. Вид и варианты рас­положения сигнальных контактов аудиовходов приведены на рис. 8.15. Для пол­ноты картины добавим, что разъем может иметь ключ с противоположной стороны (по ошибке сборщика кабеля или по внутреннему стандарту его производителя). Задача подключения все-таки не безнадежна, поскольку требует правильной рас­становки только двух сигнальных контактов, а контакты общего провода выделя-





Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств


ются тем, что на плате соединяются с шиной, а на кабеле — с экраном. Положение левого и правого каналов аудио-CD в большинстве случаев не так уж и важно.

Рис.8.15. Разъемы подключения аудиосигналов

Цифровые интерфейсы

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) — цифровой последовательный интерфейс (и форматы данных) для передачи аудиосигналов между блоками быто­вой цифровой аудиоаппаратуры (DAT, CD-ROM и т. п.). Этот интерфейс является упрощенным вариантом студийного интерфейса AES/EBU (Audio Engineers Society/European Broadcast Union). Интерфейс AES/EBU использует симметрич­ный двухпроводный экранированный кабель с импедансом 110 Ом, разъемы XLR, уровень сигнала — 3-10 В, длина кабеля — до 12 м.

Интерфейс S/PDIF использует коаксиальный кабель 15 Ом, разъемы RCA или BNC, уровень сигнала — 0,5-1 В, длина кабеля — до 2 м. В звуковых картах внут­ренние разъемы S/PDIF проще — это просто пара штырьков (как у джамперов) на плате с соответствующей ответной частью на кабеле. Такие же упрощенные разъемы применяются и на новых приводах CD-ROM, имеющих выход S/PDIF. «Штатная» схема передатчика S/PDIF содержит разделительный импульсный трансформатор (1:1), благодаря которому соединяемые устройства гальваниче­ски развязываются. Встречаются и упрощенные варианты, без разделительного трансформатора. При стыковке устройств с нестандартными интерфейсами воз­можны проблемы, связанные с несоответствием уровней сигналов. При этом сиг­нал может быть неустойчивым (звук будет прерываться) или не приниматься со­всем. Эти проблемы могут быть решены подручными средствами — установкой дополнительных формирователей сигнала.

Кроме электрической версии существует и оптическая версии интерфейса S/PDIF — Toslink, стандарт EIAJ СР-1201 — с инфракрасными излучателями (660 нм). При­менение оптики позволяет обеспечить полную гальваническую развязку устройств, что необходимо для снижения уровня наводок. Для пластикового волокна (POF) длина кабеля не более 1,5 м, для стеклянного волокна — 3 м. В Сети предлагается ряд схем преобразования интерфейсов, одна из которых приведена на рис. 8.16. Здесь первый инвертор посредством обратной связи выведен на линейный уча­сток передаточной характеристики, благодаря чему малый входной сигнал вызы-


8.5. Интерфейсы аудиоустройств



вает его переключение. В схеме предлагается микросхема HCT74U04 (6 инверто­ров); вместо светодиода можно использовать и фирменный трансивер Toslink, его следует подключать без балластного резистора (220 Ом) прямо к выходу инвер­тора (резистор находится в трансивере).


Рис. 8.16. Схема преобразователя электрического интерфейса S/PDIF в оптический (Toslink)

По интерфейсу S/PDIF информация передается в последовательном коде покад-рово, с обеспечением синхронизации и контролем достоверности передачи (кода­ми Рида-Соломона). В кадре имеется признак формата данных — РСМ или не РСМ, что позволяет по данному интерфейсу передавать и упакованные цифро­вые данные (например, MPEG для АС-3). Имеется также бит защиты от копиро­вания, признак предискажений и некоторые другие служебные данные. В режиме РСМ выборки каждого канала могут иметь разрядность 16, 20 или 24 бит, частота выборок определяет частоту цифрового сигнала. Приемник S/PDIF сам опреде­ляет частоту выборок по принимаемому сигналу, наиболее употребимые часто­ты - 32, 44,1 и 48 кГц.

Кроме этих интерфейсов в студийной аппаратуре применяют интерфейсы ADAT и TDIF, которые имеются только на дорогих профессиональных звуковых картах.

Для обмена данными с приводами DVD применяется цифровой последователь­ный интерфейс I2S.

Интерфейс MIDI

Цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital Interface) является последовательным асинхронным интерфейсом с частотой пе­редачи 31,25 Кбит/с. Этот интерфейс, разработанный в 1983 году, стал фактиче­ским стандартом для сопряжения компьютеров, синтезаторов, записывающих и воспроизводящих устройств, микшеров, устройств специальных эффектов и дру­гой электромузыкальной техники. В настоящее время интерфейс MIDI имеют и дорогие синтезаторы, и дешевые музыкальные клавиатуры, которые могут исполь­зоваться в качестве устройств ввода компьютера. По интерфейсу MIDI устрой­ства обмениваются между собой сообщениями, кратко описанными в книге [1]. На одном интерфейсе может быть организовано до 16 логических каналов, каж­дый из которых может управлять своим инструментом.

В физическом интерфейсе применяется токовая петля 5мА (возможно до 10 мА) с гальванической (оптронной) развязкой входной цепи. Логическому нулю соот­ветствует наличие тока, логической единице (и покою) — отсутствие тока (в «клас­сической» токовой петле телекоммуникаций все наоборот).



Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств


Интерфейс определяет три типа портов: MIDI-In, MIDI-Out и MIDI-Thru. Входной порт MIDI-In представляет собой вход интерфейса «токовая петля», галь­ванически развязанного от приемника оптроном с быстродействием не хуже 2 мкс. Устройство отслеживает информационный поток на этом входе и реагирует на адресованные ему команды и данные.

Выходной порт MIDI-Out представляет собой выход источника тока, гальваниче­ски связанного со схемой устройства. Ограничительные резисторы предохраня­ют выходные цепи от повреждения при замыкании на землю или источник 5 В. На выход подается информационный поток от данного устройства. При специаль­ной настройке устройства в этом потоке может содержаться и транслированный входной поток, но это нетипично.

Транзитный порт MIDI-Thru служит только для ретрансляции входного потока, по электрическим свойствам он аналогичен выходному. Его наличие не является обязательным для всех устройств.

В качестве разъемов применяются 5-контактные разъемы DIN, распространен­ные в бытовой звуковой аппаратуре, схема соединительного кабеля приведена на рис. 8.17.

Рис. 8.17. Соединительные кабели MIDI

Внешний порт MIDI (с сигналами ТТЛ) обычно выводится на неиспользуемые контакты (12 и 15) разъема игрового адаптера (DB-15S). При этом для подключе­ния стандартных устройств MIDI требуется переходной адаптер, реализующий интерфейс «токовая петля» (на разъеме карты интерфейс ТТЛ). Переходной адап­тер обычно встраивается в специальный кабель, вариант схемы которого приве­ден на рис. 8.18. Некоторые модели PC имеют встроенные адаптеры и стандарт­ные 5-штырьковые разъемы MIDI.

Программно порт MIDI обычно совместим с UART MPU-401. MPU-401 фирмы Roland — первая карта расширения для PC с интерфейсом MIDI, получившая широкое распространение. MPU расшифровывается как MIDI Processing Unit — устройство обработки сообщений MIDI. Этот контроллер кроме асинхронного последовательного порта (UART), реализующего физический интерфейс MIDI, имел развитые аппаратные средства для использования PC в качестве секвенсора. Контроллер MPU-401 поддерживал простой режим работы — UART mode, в котором использовался только двунаправленный асинхронный порт; в современных зву­ковых картах совместимость с MPU-401 поддерживается только в этом режиме.


8.5. Интерфейсы аудиоустройств



 




Рис. 8.18. Вариант схемы кабеля-адаптера MIDI

В пространстве ввода-вывода MPU-401 занимает два смежных адреса MPU (обыч­но ЗЗОЬ)и MPU+1.

♦ Порт DATA (адрес MPU+0) — запись и считывание байт, передаваемых и прини­маемых по интерфейсу MIDI. В интеллектуальном режиме через этот же порт считываются и вспомогательные данные от MPU (не относящиеся к потоку MIDI).

♦ Порт STATUS/COMMAND (адрес MPU+1) — чтение состояния/запись команд (за­пись — только для интеллектуального режима). В байте состояния определе­ны следующие биты:

 

• бит 7 — D5R (Data Set Ready) — готовность (DSR=0) принятых данных для чтения (бит устанавливается в единицу, когда все принятые байты считаны из регистра данных);

• бит 6 — DRR (Data Read Ready) — готовность (DRR=0) UART к записи в ре­гистр данных или команд (условие готовности к записи не возникнет, если
приемник имеет непрочитанный байт данных).

По включении питания «настоящая» карта MPU-401 устанавливается в интеллек­туальный режим, из которого в режим UART ее можно перевести командой с ко­дом 3Fh. Программный сброс MPU-401 (опять-таки в интеллектуальный режим) осуществляется командой RESET (код FFh), на эту команду MPU ответит подтверж­дением АСК (FEh). Байт подтверждения извлекается из регистра данных, до его прихода следующую команду MPU не воспримет. На команду с кодом 3Fh MPU подтверждением не отвечает (некоторые эмуляторы отвечают и на эту команду).

Ввод данных может осуществляться по программному опросу бита DSR или по преры­ваниям. Аппаратные прерывания от MPU в режиме UART вырабатываются по приему байта. Обработчик прерывания должен считать все поступившие байты, проверив перед выходом, что DSR-1 (иначе возможны потери принятых байт).


348________ Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

Вывод данных разрешается битом DRR, прерывания по готовности вывода не выра­батываются.

Совместимость с MPU-401, имеющаяся у большинства современных звуковых карт с интерфейсом MIDI, означает наличие приемопередатчика, программно совместимого с MPU-401 в режиме UART; функции интеллектуального режима обычно не поддерживаются.

На некоторых системных платах применяются БИС контроллеров интерфей­сов, в которых режим UART, используемый для СОМ-порта, конфигурировани­ем через BIOS SETUP может быть переведен в режим MIDI-порта.

Для подключения к компьютеру большого числа устройств MIDI можно исполь­зовать шину USB. Для этого, например, фирма Roland выпускает 64-канальный процессорный блок S-MPU64, который кроме шины USB имеет 4 входных и 4 вы­ходных порта MIDI. Программное обеспечение допускает объединение до 4 бло­ков на одной шине USB, что увеличивает число каналов до 256.

Интерфейс дочерней карты

Ряд моделей звуковых карт имеют внутренний интерфейсный разъем подключе­ния дочерней карты с MIDI-синтезатором (Daugterboard Connector). На разъем (табл. 8.19) с основной карты выводится сигнал MIDI-порта (ТТЛ, как и на разъем джойстика) и сигнал аппаратного сброса синтезатора, а с дочерней карты прини­мается стереофонический аналоговый сигнал, который поступает в микшер основ­ной карты. В шинах питания аналоговая земля (AG) отделена от цифровой (DG). Дополнительно может использоваться и вход MIDI (тоже ТТЛ). Разъем может обозначаться и как WT (Wavetable) Connector, Waveblaster Connector.

Таблица 8.19.Назначение контактов разъема подключения дочерней карты Контакт Цепь Контакт Цепь

 

DG  
DG MIDIJDut*
DG +5 В
DG MIDI_ln# (необязательный)
DG +5 В
DG  
  +5 В
AG  
AG +12 В
AG Audio (R)
AG -12В
AG Audio (L)
AG Reset*

Подключение дочерней карты эквивалентно подключению внешнего синтезатора к MIDI-выходу звуковой карты. Если на звуковой карте отсутствует разъем под-


8.6. Интерфейс игровых устройств — Game-порт__________________________ 349

ключения дочерней карты, то дочернюю карту можно подключить и к внешнему разъему джойстика/MIDI и аналоговым входам звуковой карты. Конечно, на до­чернюю карту нужно подать питание, а также сигнал аппаратного сброса.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.