En quoi MIPI SoundWire change-t-il la donne en matière de connectivité audio ?

Les technologies numériques transforment notre façon de profiter d’un son de haute qualité, que ce soit sur les smartphones ou dans les systèmes embarqués automobiles. Les interfaces numériques offrent la possibilité d’atteindre des performances élevées, une grande efficacité énergétique et une clarté irréprochable. Dans cet article, nous examinons comment le protocole MIPI SoundWire® établit une nouvelle norme en matière de transmission audio numérique et comment il façonne l’avenir des appareils audio.

Qu’est-ce que SoundWire ?

MIPI SoundWire est une interface audio développée par le groupe de travail Audio de la MIPI Alliance afin de répondre aux besoins du marché en matière de solution de transport audio complète, évolutive et à faible consommation d’énergie. Elle propose un protocole numérique destiné aux périphériques audio intégrés dans un large éventail d’applications, telles que les appareils mobiles ou les PC. De plus, SoundWire est une solution compacte qui achemine à la fois les informations de contrôle et les données audio sur une interface commune. Cela constitue une amélioration par rapport aux solutions fragmentées traditionnelles, telles que PDM et I2S, qui nécessitent des broches externes pour prendre en charge un bus de contrôle hors bande.

L’architecture de SoundWire repose sur une conception évolutive à 2 broches permettant de connecter jusqu’à 11 périphériques audio sur un même bus. Le bus SoundWire prend principalement en charge deux types de périphériques : un « Manager », chargé de gérer l’activité du bus, et un « Peripheral », qui peut être n’importe quel type de périphérique audio, tel qu’un haut-parleur. Le bus se compose d’une ligne d’horloge et d’une ligne de données bidirectionnelle. Alors que la ligne d’horloge est exclusivement pilotée par le « Manager » afin de garantir la qualité de l’horloge pendant le transport audio, la ligne de données peut être pilotée par n’importe quel périphérique. La capacité à offrir des performances élevées constitue un élément majeur de l’efficacité énergétique de SoundWire, comme en témoigne la capacité du « Manager » à générer une horloge pouvant atteindre 13 MHz. Cela équivaut à 26 Mbps, car SoundWire fonctionne toujours en mode Double Data Rate (DDR).

Principales fonctionnalités de SoundWire

Mode économie d’énergie

Afin d’optimiser l’efficacité énergétique, SoundWire permet d’arrêter l’horloge pendant les périodes d’inactivité pour économiser de l’énergie, et le protocole prévoit une méthode grâce à laquelle le gestionnaire peut informer les périphériques qu’il s’apprête à s’arrêter. Cette méthode permet un arrêt transparent de l’horloge sans que les périphériques ne perdent leur synchronisation. SoundWire prend également en charge une fonctionnalité permettant à un périphérique d’envoyer un signal de réveil, demandant au gestionnaire de redémarrer l’horloge et de reprendre le fonctionnement normal.

Commande et contrôle en bande

L’un des principaux avantages de SoundWire réside dans le fait qu’il s’agit d’une interface complète capable de transporter à la fois des données audio et des informations de contrôle en bande, sans nécessiter de broches externes ni de bus de contrôle indépendant. Cela permet au dispositif « Manager » de contrôler le fonctionnement du bus et de communiquer avec plusieurs dispositifs en utilisant les mêmes broches partagées. Par exemple, le Manager peut utiliser le mot de commande pour attribuer des adresses dynamiques à chacun des périphériques audio à l’aide d’un processus normalisé, appelé « énumération des périphériques ».

Informations de contrôle et structure des trames de données audio

Le Manager encapsule les informations de contrôle et les données audio dans une structure de trame bidimensionnelle de taille configurable. Comme le montre la figure ci-dessous, les informations de contrôle sont codées dans le mot de contrôle de 48 bits, tandis que le reste de la trame est utilisé pour transporter les données utiles. Cette structure bidimensionnelle est sérialisée puis transmise via la ligne de données partagée SoundWire. Sa forme peut être configurée afin de réduire la surcharge, contrairement à SlimBus où cette forme présentait des dimensions fixes. Par exemple, la plus petite taille de trame est utilisée lors de l’initialisation, et dès que les périphériques concernés sont prêts à recevoir des données, des tailles de trame plus grandes peuvent être utilisées pour transporter des données audio valides. Des modèles de synchronisation sont intégrés dans le mot de contrôle, que les périphériques audio peuvent décoder pour déduire les dimensions de la trame et reconstruire sa structure.

Gestion efficace des bus

La gestion du bus est l’un des principaux atouts de SoundWire, ce qui se traduit notamment par le cadre de surveillance de l’état très bien conçu prévu par la spécification. SoundWire introduit une commande spécialisée, appelée « Ping », grâce à laquelle le gestionnaire peut s’enquérir de l’état de tous les périphériques connectés au bus afin de suivre leur synchronisation. Grâce à la commande « ping », les périphériques peuvent également envoyer une « ALERT », indiquant qu’ils ont détecté une erreur, telle qu’une erreur de parité ou un conflit sur le bus. Cela peut également signifier que le périphérique a capturé des informations qu’il souhaite partager. Dès que le gestionnaire reçoit un message « ALERT », il peut effectuer une série d’écritures et de lectures dans les registres afin d’obtenir davantage d’informations sur la nature de l’ALERT.

Essai de SoundWire avec le SV6E-X

Avec SoundWire et sa spécification de nouvelle génération, SWI3S, les ingénieurs ont besoin d’une solution complète pour la validation et la caractérisation de leurs conceptions. Le SV6E-X d’Introspect Technology prend en charge une configuration multicanal capable d’émuler jusqu’à 4 périphériques SoundWire indépendants, agissant soit en tant que « Manager », soit en tant que « Peripheral ». De plus, cet outil polyvalent offre quatre cœurs indépendants d’analyseur de protocole SoundWire, dotés d’un oscilloscope temps réel intégré capable d’analyser un bus sans interférer avec son activité. Tout cela est rendu possible grâce à notre Pinetree^TM, un environnement de test basé sur Python, que vous pouvez utiliser pour envoyer des commandes Python SoundWire afin de tester votre puce.

Pour toute question concernant les applications SoundWire ou le SV6E-X, n’hésitez pas à nous contacter à l’adresse info@introspect.ca.