"Хрипы" при оцифровке сигнала, где искать причину ... ? Опции

[KolyanV]

Здравствуйте!

Суть проблемы следующая. Разрабатываю устройство для многоканальной оцифровки сигналов звуковых частот. В качестве АЦП использую (пока для эксперементов) CS5368 - 8-ми канальный звуковой АЦП фирмы Cirrus Logic. Приемником оцифрованных данных является процессор AT91SAM7X256 (на отладочной плате AS-SAMX-256). Интерфейс передачи данных TDM (использую SSC контроллер вышеупомянутого контроллера). АЦП распаян на самодельной платке, обвязка АЦП согласно даташита. На вход подаю звуковой тракт звуковоспроизводящего устройства. Входной буфер аналогового сигнала (преобразование сигнала в диференциальный) выполнен согласно даташита на макетной плате. В контроллере находится программа, которая передает полученные от АЦП данные в компьютер. На стороне компьютера звук может сохраняться в WAV файл или воспроизводиться в реальном времени.
Так вот, оцифрованный звук - "хрипит". Сначала грешил на аналоговый буфер (преобразовывающий сигнал в диференциальный), так как собран на макетке с "первым попавшимся" ОУ и с длинноногими резисторами/кондерами. Но проверка показала, что звук на выходе аналогового буфера "правильный". Проверял путем подключения к Line-In входу звуковой платы - звук чистый, без хрипов и прочих искажений.

А теперь, конкретные примеры:

1. На вход в АЦП подается синусоида с частотой 500 Гц. После оцифровки получаю следующую картину:


2. Тот же сигнал только с другим масштабом отображения:


3. Еще пример


Далее фрагменты сигнала частотой 500 Гц с разной амплитудой

4. 500 Гц с "малой" амплитудой


5. 500 Гц с чуть большей амплитудой



6. 500 Гц - еще больше


7. Фрагменты 4, 5, 6 "вырваны" из сигнала, который после оцифровки имеет такую огибающую:


8. При подаче на вход АЦП этот сигнал (500 Гц) имеет следующую огибающую:


В общем, - уже целую неделю бъюсь над проблемой, не могу понять в чем причина.
Направьте на путь истинный, кто знает !

[aaarrr]

АЦП распаян на самодельной платке

А к основной он как подключен? Очень похоже на проблемы с интерфейсом.

[KolyanV]

А к основной он как подключен? Очень похоже на проблемы с интерфейсом.

Подключен IDE шлейфом длиною 18 см. Наверно проблема в длине кабеля ?
Рабочая частота шины 6 Мгц. Я вот только не могу понять, какая связь с амплитудой входного аналогового сигнала. При отсутствии оного, на выходе АЦП едва слышные шума.

[aaarrr]

Подключен IDE шлейфом длиною 18 см. Наверно проблема в длине кабеля ?

Земли между сигналами пропущены?

Я вот только не могу понять, какая связь с амплитудой входного аналогового сигнала. При отсутствии оного, на выходе АЦП едва слышные шума.

Нет единичек в старших битах, а на младших ошибки не заметны.

[KolyanV]

Земли между сигналами пропущены?

Да, специально только-что проверил - земли между платками соеденены.

Провел еще один эксперемент: взял 2 мобильника с одного набрал другой и колдавал ими вокруг шлейфа. Ситуация не изменилась (хуже не стало).

Нет единичек в старших битах, а на младших ошибки не заметны.

Я так понял, стоит попробовать укоротить шлейф. Пожалуй попробую.

[aaarrr]

Да, специально только-что проверил - земли между платками соеденены.

Не между платками, а между сигнальными проводами в шлейфе. То есть должно быть GND-CLK-GND-SO-GND- и т.д.

[Guest_orthodox_*]

Перепутаны старшие и младшие разряды?

[aaarrr]

Перепутаны старшие и младшие разряды?

В последовательном интерфейсе?

[Guest_orthodox_*]

В последовательном интерфейсе?

Извините, я не знал, что там кроме интерфейса - ничего нету больше...

[aaarrr]

Извините, я не знал, что там кроме интерфейса - ничего нету больше...

Да практически и нет. Иначе надо специально вредительством заниматься - биты в словах вручную переставлять.

[Guest_orthodox_*]

Да практически и нет. Иначе надо специально вредительством заниматься - биты в словах вручную переставлять.

Ну, тогда и проблемы нет. ...Все нормально

[KolyanV]

Не между платками, а между сигнальными проводами в шлейфе. То есть должно быть GND-CLK-GND-SO-GND- и т.д.

Спасибо за совет!

Сделал следующим образом:
Вместо IDE шлейфа взял 3 витых пары. По каждой паре пускаю сигнальный - землю.
Т.е, 1-я: Data - GND, 2-я: CLK - GND, 3-я FCK - GND. Кроме того укоротил - каждая витая пара по 12 см.

... Но тем не менее лучше не стало, хрипит как раньше ...

Перепутаны старшие и младшие разряды?

Ничего не перепутано.

Ну, тогда и проблемы нет. ...Все нормально

Вот как раз проблема есть, она описана в стартовом топике.

[Евгений Германов...]

Попробуйте,если возможно,подать постоянку разной амплитуды.те несколько измерений с разным уровнем.вы про питание ничего не сказали.

[Сергей Борщ]

Вот как раз проблема есть, она описана в стартовом топике.

Может аппаратная часть не при чем, а проблема в программе? Если попробовать вместо результата чтения АЦП подставлять программе константу или табличнй синус - каким будет выход?

[KolyanV]

Может аппаратная часть не при чем, а проблема в программе? Если попробовать вместо результата чтения АЦП подставлять программе константу или табличнй синус - каким будет выход?

Подставлять табличное значение синуса уже пробовал. Работает отлично, без помех.

Попробуйте,если возможно,подать постоянку разной амплитуды.те несколько измерений с разным уровнем.вы про питание ничего не сказали.

Дело в том, что CS5368 - это сигма дельта АЦП заточенный для аудиоаппаратуры. В него включен фильтр отсекающий постоянную составляющую. Правда этот фильтр управляемый, но тем не менее, мне кажется, постоянка не будет измеряться адекватно. Хотя я попробую, ведь хуже от того не станет.

По поводу питания:
у CS5368 5 видов питания:
VA - аналоговый VA=5В (при меньшем, согласно даташита не работает)
VX - пистание осцилятора VX=5В
VD - цифровое питание VD=3.3В
VLS - питание последовательного интерфейса VLS=3.3В
VLC - питание управляющейо логики (SPI интерфейс и логика управления микросхемой) VLC=3.3В
Питание 3.3 В беру с отладочной платы. При измерении осцилографом - измеряемый уровень напряжения (под нагрузкой) адекватный.
Питание 5 В - с отдельного блока питания. Уровень напряжения под нагрузкой адекватный.
Земли всех питаний соеденены, земли АЦП и отладочной платы соеденены.

[Guest_orthodox_*]

Интересно, смог бы кто-то получить идентичную показанной форму сигнала с "хрипами", иным способом, чем поменять разряды при обработке сигнала, полученного с АЦП ?
Давайте делать ставки... Или просто угадывать, какой с каким разрядом обменялся.
Мое предположение: старший разряд с младшим. За счет сдвига в цикле обработки . С АЦП и интерфейса сигнал правильный.

Кто точнее?

[KolyanV]

Интересно, смог бы кто-то получить идентичную показанной форму сигнала с "хрипами", иным способом, чем поменять разряды при обработке сигнала, полученного с АЦП ?
Давайте делать ставки... Или просто угадывать, какой с каким разрядом обменялся.
Мое предположение: старший разряд с младшим. За счет сдвига в цикле обработки . С АЦП и интерфейса сигнал правильный.

Кто точнее?

Т.е Вы имеете в виду, что данные "к ногам" контроллера попадают правильно, но он не всегда "точно ловит" старт фрейма ? Что ж, идея интересная, требует проверки.

[Guest_orthodox_*]

Либо ашипка в тексте программы мк, либо мк не так отрабатывает программу как задумано (глюк или особенность мк), либо программа не соответствует формату приходящих данных.

Во всяком случае, поменянные разряды Вы имеете, а далее просто надо несколько разных тестов, чтобы выяснить - где.

Поскольку эффект немножко похож также на сбои во внутреннем перекодировщике АЦП(ооочень маловероятно, но все же...),для этого тестом может быть пропускание через ЦАП с аналогичным входным форматом...

[Stanislav_S]

попробуйте подать на вход АЦП прямоугольник, а вторым лучом скопа анализировать данные на интерфейсе ( на данных ) сразу должно быть видно, глючит АЦП или проблема дальше.

[_4afc_]

По поводу питания:
Земли всех питаний соеденены, земли АЦП и отладочной платы соеденены.

Я обычно между цифровой и аналоговой землёй фильтр-бусинку ставлю.

А вы данные сдвигаете на бит влево при приёме? Там какойто кривой TDM у цируса.
Закоротите\отключите другие каналы - чтоб там нули шли.
Проверьте что у вас пересекает линии данных на платах, была похожая проблема с SSC, оказалось ниже шёл USB у которого разъём был плохо припаян и "искрил".

[Евгений Германов...]

Подставлять табличное значение синуса уже пробовал. Работает отлично, без помех.
Дело в том, что CS5368 - это сигма дельта АЦП заточенный для аудиоаппаратуры. В него включен фильтр отсекающий постоянную составляющую. Правда этот фильтр управляемый, но тем не менее, мне кажется, постоянка не будет измеряться адекватно. Хотя я попробую, ведь хуже от того не станет.

По поводу питания:
у CS5368 5 видов питания:
VA - аналоговый VA=5В (при меньшем, согласно даташита не работает)
VX - пистание осцилятора VX=5В
VD - цифровое питание VD=3.3В
VLS - питание последовательного интерфейса VLS=3.3В
VLC - питание управляющейо логики (SPI интерфейс и логика управления микросхемой) VLC=3.3В
Питание 3.3 В беру с отладочной платы. При измерении осцилографом - измеряемый уровень напряжения (под нагрузкой) адекватный.
Питание 5 В - с отдельного блока питания. Уровень напряжения под нагрузкой адекватный.
Земли всех питаний соеденены, земли АЦП и отладочной платы соеденены.

А вы наблюдали за питанием посредством осциллографа.Возможно пакостит какое то из питаний.И про земли -вы их правильно развели.Я про пульсации.А va & vx у вас это одно напряжение?

[Сергей Борщ]

Подставлять табличное значение синуса уже пробовал. Работает отлично, без помех.

Именно подменяя им считанное из АЦП значение? Я имею в виду, что при этом система загружена так же, в ней происходят те же прерывания, и т.д.

[KolyanV]

Извиняюсь, что долго не отписывал, обо всем по порядку:

А вы данные сдвигаете на бит влево при приёме? Там какойто кривой TDM у цируса.

Да, бит влево сдвигаю, интерфейс настроил в точности с описанием цирусовского TDM в даташите. Об этом подробнее - далее

А вы наблюдали за питанием посредством осциллографа.Возможно пакостит какое то из питаний.И про земли -вы их правильно развели.Я про пульсации.А va & vx у вас это одно напряжение?

VA И VX - одно напряжение. Осцилографом проверял, пульсации есть. Если верить моему китайскому осцилографу PDS-5022, амплитуда ВЧ шумов около 200 мВ. Судя по всему, проблема не в питании, об этом ниже.

Именно подменяя им считанное из АЦП значение? Я имею в виду, что при этом система загружена так же, в ней происходят те же прерывания, и т.д.

Прием данных осуществляется в slave режиме (АЦП выступает мастером), для приема используется PDC с двумя буферами. В прерывании осуществляется "подсовывание"контроллеру PDC следующего буфера и отправка сообщения обрабатывающей зааче. По данному сообщению отдельная задача приложения "потрошит" буфер c принятыми данными, перекладывает его в другой буфер и готовит на отправку в компьютер. Так вот, подстановка табличного синуса осуществлял не в прерывании, а в задаче, которая "потрошит". В этом случае переданный в компьютер звуковой тракт с табличным синусом был без искажений.

На текущий момент я выяснил, что причниой искажений сигнала стало не соответствие формата интерфейса передачи CS5368 и приема в контроллер. Интерфейс я запрограммировал строго согласно даташита. Как оказалось даташит соврал в одном - в полярности тактового сигнала, т.е контроллер был запрограммирован на декодирование данных по фронту такта, а должен декодировать по спаду. И, чесно говоря, не было и в мыслях проверять корректность описания в даташите.

Да, кроме того, при определении причины, меня сбило с правильного пути еще одно обстоятельство. После правильной настройки интерфейса, в тракте все еще оставались щелчки, только сейчас я их детально проанализировал, оказалось их период кратен размеру буфера. С этим я еще буду разбираться, может на какой пункт errata наткнулся... По результатам отпишусь.

Всем спасибо за внимание и советы!