采用单芯片KH93L001UC实现USB Phone功能

作者Email: CliveLiu@mxic.com.cn

摘要：KH93L001UC是旺宏微电子（苏州）有限公司推出的单芯片USB Phone解决方案；本文介绍了这颗芯片的基本框架，并详细介绍了如何采用这款芯片来实现VOIP功能。

关键词：USB，HID，Codec，PLL，网络电话

1．概述
KH93L001UC是旺宏微电子（苏州）有限公司2006年推出的USB Phone单芯片解决方案，其内部高度集成了USB Transceiver，Voice Codec，PLL，Regulator，蜂鸣器接口，HID键盘接口及GPIO，周边所需器件较少；采用此芯片设计USB网络电话，可以有效的降低生产成本，并加快产品的上市时间。

2．系统组成
由于KH93L001UC已高度集成了实现USB Phone所需的基本模块，因此，只需要一些简单的外围必备电路，就可以实现USB Pone网络电话功能。

图1：使用KH93L001UC实现USB Phone系统框图

系统组成如图1所示，KH93L001UC可分别支持段码（如HT1621）及点陈（如NT7532）LCD控制器接口，具有硬件检测摘、挂机功能，其内部已经通过硬件配置成了标准USB Audio设备及HID设备，在Windows 2000、Windows XP、Linux等操作系统可以自动识别，无需用户安装任何驱动程序。设备端按键识别、LCD显示、封鸣器及GPIO控制都可以通过PC端的应用软件来操作，用户不需要编写任何复杂的设备固件程序；另外，为方便用户使用此芯片进行开发应用，旺宏微电子（苏州）有限公司还提供了一套基于此芯片的SDK应用开发包。

3．引脚定义及说明
针对这款KH93L001UC USB Phone芯片，旺宏微电子公司为满足不同程度的客户需求，分别提供了PQFP44和COB两种封装，其中PQFP44封装引脚定义如图2所示。

图2：KH93L001UC引脚定义图 

表1：KH93L001UC引脚说明

引脚	名称	引脚功能	描   述
1	VOUT	电源	LDO 3.3V电源输出
2	AVDD	电源	LDO电源输入
3	XI	模拟IO	晶振输入
4	XO	模拟IO	晶振输出
6	USBDM	模拟IO	USB接口
7	USBDP	模拟IO	USB接口
8	CREF	模拟输入	外部参考电路
9	LCD_EN	数字输入	LCD使能信号
10~13、18	KI0~KI4	数字输入	矩阵键盘输入
14	BACKLIGHT	数字输出	打开、关闭LCD背光控制
15、16	nTEST	数字输入	内部测试
19~23	KO0~KO4	数字输出	矩阵键盘输出
24	SPEAKER	数字输出	打开、关闭喇叭控制接口
25	PICKUP	数字输入	摘、挂机检测
26	DVDD	电源	3.3V输入
27	IN_USE	数字输出	状态指示
28	LCDWR	数字输出	LCD串行时钟输入
29	LCDA0	数字输出	LCD命令、数据切换
30	LCDD	数字输出	LCD串行数据输入
31	LCDCS	数字输出	LCD片选信号
37	DVSS	电源	电源地
40	DACOUT	模拟输出	音频输出
41	ANA_VREF	模拟输入	音频外部参考电路
42	ADCIN	模拟输入	麦克输入
43	AVSS	电源	电源地
5、32~36、38~39、44	NC	空脚

4．工作原理及功能
（1）.  KH93L001UC芯片内部已经集成了一个LDO，从AVDD输入5V±10%的电压，此输入可以直接采用USB供电；LDO输出端VOUT就可以得到3.3V±10%的输出电压，VOUT在集成电路内部只提供给Voice Codec，集成电路内部其他部分的电源需要从芯片的26脚DVDD提供。通过实验得知，为了保证有一个良好的语音通话质量，建议在使用此芯片时LDO的输出只提供给麦克风做偏置和放大使用，DVDD另外再用一组电源供电比较好。
（2）.  KH93L001UC芯片提供了一个5Х5（KI0~KI4、KO0~KO4）矩阵键盘扫描接口，通过LCD_EN这个芯片脚的置高或拉低来设置矩阵键盘是标准HID设备还是兼容性HID设备。
（3）. 可通过硬件设置LCD_EN这个芯片管脚置1或置0来设置此设备是标准HID或兼容性HID设备。当LCD_EN置成1时，芯片被设置成兼容性HID设备，这是可以支持LCD显示；当LCD_EN置成0时，芯片被设置成标准HID设备，这种情况下是不支持LCD显示的。
（4）.  KH93L001UC这款USB Phone芯片可分别支持段式（如HT1621）和点阵式（如HT7532）LCD控制器显示接口。
（5）. 另外，这款芯片还带有直接驱动蜂鸣器的接口（BUZZ），检测设备端摘、挂机接口（PICKUP）、状态指示（IN_USE），用来打开、关闭功放的接口（SPERKER）等。

5．应用电路
系统应用电路原理图如图3所示。
一、为了提高语音通话质量，在此应用电路中，我们使用了另外一块BL8550-33CB LDO芯片为KH93L001UC的DVDD及LCD等供电，芯片自带的LDO输出只给音频部分使用。
二、在做PCB布线过程中，因音频信号比较敏感，因此，音频部分布线最好能和时钟信号分开；另外，音频信号的隔离电容C8、C13要离音频信号源尽可能的近一些。
三、电源的去耦电容需要靠近电源的VCC端。
四、KH93L001UC的第8引脚CREF是芯片内部使用的参考电路，需要接一个1.2K的电阻和2.2uF的电容。
五、晶振回路需尽可能靠近KH93L001UC的XI时钟输入端。 
 

图3：系统应用电路原理图

6．结语
KH93L001UC这款单芯片USB Phone集成电路，具有成本低，系统设计简单、能够大大加快产品的上市时间等特点，，可以应用于Skype、QQ、MSN、Voipbuster等VOIP产品。同时，旺宏微电子公司还提供的一整套的SDK开发包，方便用户开发其个性话的VOIP产品。