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[MIPI 技術ノート 1/3] MIPI SoundWire v1.2, モバイルオーディオインターフェース統合の柔軟性を向上
MIPI; モバイル機器に内蔵されるプロセッサーのインターフェースを規定した規格, スマートフォン・タブレット, SoC(システム・オン・チップ)中心に構成されるエンベデッドビジョンシステム
Lior Amarilio, Chair of the MIPI Audio Working Group : 1 May 2019 (出典 MIPI Allliance 技術資料より)
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図1. 典型的なSoundWire使用例
MIPIアライアンスが2014年にMIPI SoundWire® を導入して以来, メーカーは共通でスケーラブルなオーディオインターフェースを利用して, さまざまなモバイル, PC, その他のデバイスに高度なオーディオ機能を提供してきました。現在MIPIは, SoundWire v1.2 で仕様の柔軟性をさらに高めておりMIPI メンバーに提供されています。
SoundWire は, スマートフォン, タブレット, PC, ウェアラブルデバイス, コネクテッドカー(connected car), IoT デバイスのオーディオ周辺機器にオーディオと制御データを転送するための包括的なインターフェースをシステム開発者に提供するために作成されました。これは, これらのさまざまなタイプのシステムに使用されていた断片化されたインターフェースに代わるものです。SoundWire により, 開発者は従来のインターフェースのオーバーヘッドなしで, シンプルで低コストのオーディオデバイスを作成できます。また, 不要なソフトウェアの複雑さなしでオーディオデバイスにインテリジェンスを追加し, これらの製品をより迅速かつ低コストで市場に投入するのにも役立っています。
この仕様では, 1つのリンクで複数のオーディオ周辺機器を使用でき, さまざまなトポロジがサポートされています。マイクやアンプなどの低コストでシンプルなデバイスとの接続を可能にするだけでなく, より高度なマイク, スピーカー, アンプの統合も可能になります。さらに, SoundWire は, スピーカー保護, ノイズキャンセル, マイク電源およびパフォーマンス制御などの機能の実装にも使用できます。
SoundWire の技術詳細
SoundWire v1.2 は, さまざまなシステムの電力, パフォーマンス, コスト要件をサポートするいくつかの機能を含む SoundWire v1.1 の技術基盤の上に構築されています。
SoundWire は, 最大12.288MHzのクロック レートで動作する2ピンのダブルデータレートの多重化インターフェイスです。PCM(パルス コード変調)形式とPDM(パルス密度変調)形式の両方のオーディオデータのフレームをマルチドロップバスで転送します。フレームサイズはオーバーヘッドを削減するために構成可能です。SoundWire は, コストを最小限に抑えるためにゲート数の少ないハードウェア設計をサポートし, 転送オーバーヘッドを削減するために構成可能なフレームサイズを使用します。インターフェイスは, 特定の周辺機器の帯域幅要件に応じて, データポートで1~8 チャネル, スレーブで最大14のデータポートを使用してスケールアップまたはスケールダウンできます。
仕様では, 3 種類のデバイスが定義されています。
1. マスター(Masters): クロック, 同期, バス管理を提供します
2. スレーブ(Slaves): オーディオコンポーネント形態, システムウェイク機能を備え, インバンド割り込みを使用できます
3. モニター(Monitors): デバッグおよびテストデバイスは, バスを一時的に引き継ぐことができます
各マスターは, 最大11個のスレーブにリンクできます。スレーブは, システム要件に応じて, さまざまなトポロジで組み合わせることができます。たとえば, 開発者は, アプリケーションプロセッサをマイクやスピーカーなどの一連の周辺機器に直接接続したり, 機能パーティショニングを使用してマイクとスピーカーを別のバス上の異なるマスターに接続したりできます。また, ユースケースに基づいて, バス間でスレーブデバイスをパーティショニングすることもできます。
SoundWire ではブリッジングも可能で, マルチレーンオプションを使用すると, アプリケーションプロセッサとオーディオコーデックや Bluetooth 無線などの他のチップとの間にチップ間リンクを形成できます。
SoundWire には, 同じリンク上の他のデバイスと同一であっても各スレーブデバイスを識別できる列挙メカニズム (合計48ビットの DevID の一部である4ビットの UniqueID) があります。この ID を使用して, マスターは1~11のデバイス番号を割り当てます。マスターは個々のスレーブをアドレス指定するか, ブロードキャスト機能を使用して, 一連のデジタル - アナログ コンバーターなどの複数のデバイスに同じコマンドを送信できます。
(技術資料の和訳ここまで)
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(ここから原文の引用)
Since the MIPI Alliance introduced MIPI SoundWire® in 2014, manufacturers have taken advantage of the common and scalable audio interface to bring advanced audio features to a wide range of mobile, PCs and other devices. Now, MIPI is bringing even more flexibility to the specification with SoundWire v1.2, available now to MIPI members.
SoundWire was created to give system developers a comprehensive interface for transporting audio and control data to audio peripherals in smartphones, tablets, PCs, wearables, connected cars and IoT devices. It offers an alternative to the fragmented interfaces that had been available for these different types of systems. SoundWire has allowed developers to create simple, low-cost audio devices without the overhead of legacy interfaces. It has also helped them add intelligence to audio devices without unnecessary software complexity in order to bring these products to market more quickly and at lower cost.
The specification allows for multiple audio peripherals on one link and supports a variety of topologies. In addition to enabling the connection with low-cost simple devices such as microphones or amplifiers, it also enables the integration of more advanced microphones, speakers and amplifiers. Further, SoundWire can also be used to implement speaker protection, noise cancellation, microphone power and performance control, and other capabilities.
Technical details of SoundWire
SoundWire v1.2 builds on the technical foundations of SoundWire v1.1, which include several features to support the power, performance and cost requirements of a wide range of systems.
SoundWire is a two-pin, double data rate, multiplexing interface that operates at clock rates up to 12.288MHz. It transports frames of audio data in both PCM (pulse-code modulation) and PDM (pulse-density modulation) formats over a multi-drop bus. Frame sizes are configurable to reduce overhead. SoundWire supports low-gate-count hardware designs to minimize cost and uses configurable frame sizes to reduce transport overhead. The interface can be scaled up or down using anywhere from one to eight channels in a data port, and up to 14 data ports in a slave, depending on the bandwidth requirements of a given peripheral.
The specification defines three types of devices:
1. Masters provide clock, synchronization and bus management
2. Slaves, in the form of audio components, may have system wake capability and use in-band interrupts
3. Monitors, or debug and test devices, can temporarily take over the bus.
Each master can be linked to as many as 11 slaves, which can be mixed and matched in several different topologies depending on system requirements. For example, developers can connect an application processor directly to a series of peripherals, such as microphones and speakers, or use functional partitioning to connect microphones and speakers to different masters on separate buses. It is also possible to partition slave devices among buses based on the use case.
SoundWire also allows for bridging, and with a multilane option, it can form inter-chip links between an application processor and other chips such as audio codecs and Bluetooth radios.
SoundWire has an enumeration mechanism that can identify each slave device, even if it is identical to other devices on the same link, a 4-bit UniqueID as part of the total 48-bit DevID. Using this ID, the master assigns a device number between 1 and 11. Masters can address individual slaves or use a broadcast feature to send the same command to multiple devices, such as a series of digital-to-analog converters.
(原文の引用ここまで)
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