1.TDM模块功能分析

1.1 TDM原理简介

TDM就是时分复用模式(Time-Division Multiplexing，TDM)。时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。

TDM是一种多用在数字的的多路复用技术(模拟应用非常罕见)。使用这种技术，可以使两个以上的信号或数据流同时在一条通信线路上传输，其表现是在同一通信信道内的子信道。但在物理上来看，信号是轮流使用同一个物理通道的。时间域被分成周期循环的一些小段，每段时间长度都是固定的，每个时段用来传输一个子信道。例如子信道1的采样，可能是字节或者数据块，使用时间段1,子信道2使用时间段2等等。

一个TDM的帧包含了一个子信道的一个时间段，当最后一个子信道传输完毕，这样的过程将会再重复来传输新的帧，也就是下个信号片段。时分复用是指一一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。

为了能在音频芯片的产品完成多个通道音频数据的传输，主要为了处理信号路由和输入/输出端口的问题。
目前行业内通过了一个时分多路复用（TDM）接口来实现但跟数据线传输多个通道的数据，节省多个信号传输对于端口数量的要求。TDM接口时最常用的在一个系统的多个设备间传输多个通道音频数据。

TDM可以有多种变种的TDM格式，并且由于支持TDM端口的DSP器件是可编程的，而且支持多种选择。

TDM接口的类似于一个2通道串行音频接口，不同的是，为了能够样一帧或采样周期内能够传送更多的信号通道，通常为2个，4个，6个或8个通道。与通道串行音频接口相同，TDM接口由两个控制时钟来控制，帧同步脉冲( FSYNC)和串行时钟( SCLK),还有一个串行音频数据传输线( SDATA)。

每个通道块包括由足够数量bit的0数据位组成直到长度达到完成Nbit的通道块。在图所示的例子中示出了长度为32bit, 有效数据为24bit的通道块音频数据。值得注意的是，音频字通常是首先发送的是MSB (Most Significant Bit,最高有效位)。行业标准的脉冲编码调制(PCM)音频数据是16至32位的字(16bit 和24bit是最常见的)，以补码格式编码。
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FSYNC脉冲的功能，是简单地识别一帧的开始。每次开始的时候总是由FSYNC的升沿来表示。TDM的实现大部分只使用在FSYNC上升沿信号，并忽略下降沿信号，但每两个FSYNC上升沿的宽度为每一帧数据的数据的长度。下图以8通道模式为例：
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串行时钟的唯一目的是从串行音频端口转移入或运出的音频数据。所需的串行时钟的频率是系统音频采样率，与系统音频采样频率、信道的数目、每个通道块的位宽度成正比。

1.2 设计要求

类似于I2S接口（I2S接口为两通道情况下的TDM接口），电路所需的信号包括：

CLK 数据时钟信号
FSYNC 帧同步时钟信号
DATA_IN 接收数据信号
DATA_OUT 发送数据信号

FSYNC的频率等于音频的采样率（例如44.1 kHz，48 kHz等）。Frame每次传输包括所有声道的数据。PCM采样音频数据量化深度一般在16-32bit（最常见为16/24bit）。那么对于8声道，每个声道32bit音频数据，采样率48kHz的系统，TDM的BCLK时钟速率为：8 × 32 × 48kHz ＝ 12.288 MHz。

TDM系统时钟速率就可以简单地用采样率乘以TDM帧长计算得出。相同的例子，8通道，32bit的TDM系统时钟速率：48kHz × 256 ＝ 12.288 MHz。
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通常在TDM传输的数据帧中也可能包括音频数据之外的信息，具体的需要查看器件的说明来确定。

2. FPGA设计验证

在这次项目的设计中，我主要进行了对16通道，32bit，48khz采样速率的TDM系统的验证。

2.1 时钟的产生

本次设计需要24.576Mhz的时钟信号，如果由FPGA自身的系统时钟通过倍频的方式得出会有很大的误差。因此采用了使用DSP板上提供的12.288Mhz时钟通过倍频的方式得出。
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注意在选择时钟输入引脚时要注意具体引脚的功能，需要选择具有时钟输入功能的引脚：

此外在进行TDM接收部分的设计时，要选择远高于TDM sclk的时钟才能正确的采样到传输中的时钟信号从而对数据进行处理，在本次设计中使用了50Mhz时钟的5倍频作为采样时钟。