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SSC とは - オーディオ アプリケーション用に SSC を設定する方法

はじめに

同期シリアル コントローラ(SSC)は、Microchip社の32ビット ARM Cortex™-M3、Cortex™-M4、Cortex™-M7 シリーズ マイクロコントローラ(MCU)が内蔵している同期シリアル通信モジュールです。SSCは I2S (Inter-IC Sound)、ショートフレーム同期、ロングフレーム同期等のオーディオおよび電気通信アプリケー

ションで一般的に使われている複数の同期通信プロトコルをサポートしています。SSC にはそれぞれ独

立した送信および受信モジュールと共通のクロック分周モジュールがあります。SSC インターフェイス

は送受信にデータ、クロック、フレーム同期信号を使います。

SSCと DMAを組み合わせると、プロセッサを使わずに連続的な高速データ転送が可能です。通常この方

法は、I2Sインターフェイスを介して接続するオーディオ アプリケーションで使います。

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目次

はじめに ....................................................................................................................1

1. 説明 ....................................................................................................................3

2. SSC と XDMAC の設定 .......................................................................................5

3. ヒント.................................................................................................................7

4. 関連リソース ......................................................................................................9

Microchip 社のウェブサイト .....................................................................................10

お客様向け変更通知サービス ...................................................................................10

カスタマサポート ....................................................................................................10

Microchip 社のデバイスコード保護機能....................................................................10

法律上の注意点 ........................................................................................................ 11

商標 ......................................................................................................................... 11

DNVによる品質管理システム認証 ...........................................................................12

各国の営業所とサービス ..........................................................................................13

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1. 説明 SSC は MCUの周辺モジュール ブリッジ上にあります。周辺モジュールバスがクロックを SSCに供給し

ます。このクロックは電力管理制御(PMC)モジュールの設定で有効にします。

SSC は処理性能を向上するために汎用の拡張ダイレクト メモリアクセス コントローラ(XDMAC)に接続し

ます。XDMACには TD/RD、TF/RF、TK/RKの 3つのインターフェイス信号があり、周辺モジュール入出力

(PIO)コントローラ経由でデータを送受信します。下表に、SSC信号の説明を示します。

表 1-1. SSC信号

ピン名 ピンの説明 タイプ

RF 受信フレームの同期 入力/出力

RK 受信クロック 入力/出力

RD 受信データ 入力

TF 送信フレームの同期 入力/出力

TK 送信クロック 入力/出力

TD 送信データ 出力

MCU とオーディオ コーデック モジュールとの接続は、SSCを使って I2Sプロトコルで接続する代表的な

例です。オーディオ コーデックには、I2S プロトコルを介したオーディオデータ インターフェイスとコ

マンド インターフェイス(通常は I2C プロトコル)の 2 つのインターフェイスがあります。Microchip 社の

32 ビット ARM Cortex MCU は 2線式インターフェイス(TWI)を備えています。TWIは Microchip社の I2C互換シリアル インターフェイスです。下図に、(Cortex MCU上の)SSCからコーデック デバイスへのステ

レオ出力とモノラル入力の代表的な接続を示します。MCUは I2Sマスタとして機能するため、クロックを

スレーブ (コーデック)に供給します。

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図 1-1. SSC-I2Sインターフェイス

MCU からコーデックへのコマンドは TWIインターフェイスから送信され、I2Sプロトコル信号は SSCで

送受信されます。

Note: 以下のセクションで説明するコンフィグレーション レジスタは、Cortex-M7デバイスのものです。

Cortex-M3 と Cortex-M4のレジスタの詳細は、各デバイスのデータシートを参照してください。

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2. SSC と XDMACの設定 下図に、SSCをオーディオ コーデックに接続する際のレジスタのシーケンスを示します。

図 2-1. SSCの設定シーケンス

下図に、XDMAC を使って SSCの動作性能を最適化する際に XDMACを設定するレジスタのシーケンスを

示します。

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図 2-2. XDMACの設定シーケンス

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3. ヒント 1. SSC では 3つのクロック源を選択でき、TK/RKを生成する際に選択します。送信の場合、サポー

トされるクロック源は以下の通りです。 • MCK: 分周した内部周辺モジュール クロック • 受信クロック(RK): 送信クロックを生成するための入力として機能します。 • 送信クロック(TK): 外部で生成されたクロックを TKピンで入力として使えます。

受信の場合、サポートされるクロック源は以下の通りです。 • MCK: 分周した内部周辺モジュール クロック

• 受信クロック(RK): 外部で生成されたクロックをRKピンで入力として利用できます。 • 送信クロック(TK): 受信クロックを生成するための入力として機能します。

Note: 1. SSC_TCMR/SCC_RCMRレジスタのCKSフィールドでクロック源を指定できます。 2. クロック源がMCKの場合、SSC_CMRレジスタで内部周辺モジュール クロックの分周値を

指定します。

2. MCU が I2Sマスタの場合、16ビット幅のオーディオデータを転送するように SSCレジスタを設定

するには2つのチャンネルと 48,000 Hzのサンプリング レートを使います。

2.1. 内部周辺モジュール クロック(MCK)からTKを生成するには、SSC_CMRに以下の分周値を

設定します。

I2S デバイスに接続する場合、送信クロック(TK)信号は要求されるオーディオデータのビット

レートに対応します。

I2S ビットレート = チャンネルあたりのビット数 * チャンネル数 * サンプリング周波数

I2S ビットレート = 16 * 2 * 48,000 = 1,536,000 Hz

従って、SSC は 1,536,000 Hz の TKを生成する必要があります。必要な TKを生成するため

に、SSC 周辺モジュールで内部周辺モジュール クロックを整数係数によって分周できます。

150 MHz の MCKを使う時の整数分周比 => MCK/TK => 150 MHz/1,536,000 => 97.65 => 98

SSC は何も設定しない状態でも内部クロックを2分周するため、SSCクロック モード レジ

スタ SSC_CMR で設定する係数は49 です。

2.2. 下表に、送信フレーム同期(TF)を生成するための SSC_TFMRレジスタ設定を示します。

表 3-1. SSC_TFMRの設定

フィールド 値 説明

DATLEN 15 DATLEN+1 はデータのワード長に相当します。

DATDEF 0 既定のデータ値は0です。

MSBF 1 MSB を先に送信します。

DATNB 1 DATNB+1 はフレームあたりのワード数です。

FSLEN 15 FSLEN+1 は各フレーム同期パルスのクロックサイクルの長さです。

FSOS 1 フレーム同期出力は TKパルスの立ち下がりに同期します。

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フィールド 値 説明

FSDEN 0 既定のデータ値(DATDEF)がフレーム同期データを駆動します。

FSEDGE 0 フレーム同期のエッジ検出は正のパルスに対して有効です。

FSLEN_EXT 0 パルス長の伸張は無効です。

2.3. 下表に、TKを生成するための SSC_TCMRレジスタ設定を示します。

表 3-2. TKを生成するための設定

フィールド 値 説明

CKS 0 分周された MCKクロックが TK生成のクロック源です。

CKO 1 TK クロックを連続的に出力させます。

CKI 0 データをTKの立ち下がりエッジでシフトアウトします。

CKG 0 TK をゲート制御せず常に有効にします。

START 7 エッジ検出時にデータ送信を開始します。

STTDLY 1 1 クロックサイクル遅延してから送信可能にします(I2Sプロトコルに対応)。

PERIOD 15 ビット幅を(16)-1にして32ビット幅のフレーム長(左右チャンネル)を確保します。

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4. 関連リソース • 内蔵 WM8904コーデックを介してオーディオ ストリームを出力する SAMV71デバイスの同期シリ

アル コントローラ(SSC) http://asf.atmel.com/docs/latest/ sam.components.audio.codec.wm8904.example.samv71_xplained_ultra/html/index.html

• 内蔵 WM8731コーデックを介してオーディオ ストリームを出力するSAM3Sデバイスの同期シリアル コントローラ(SSC) http://asf.atmel.com/docs/latest/sam.components.audio.codec.wm8731.example.sam3x_ek/html/ index.html

• I2S モードの例における ASF SSC – EVK 1100 http://asf.atmel.com/docs/latest/avr32.drivers.ssc_i2s.example.evk1100/html/index.html

• I2S モードの例における ASF SSC – EVK 1101 http://asf.atmel.com/docs/latest/avr32.drivers.ssc_i2s.example.evk1101/html/index.html

• Atmel ARM ベースのシリアル同期コントローラ(SSC)と I2S 互換シリアルバスの接続 http://www.atmel.com/Images/doc6020.pdf

• SSC を I2S モードで使う方法 http://www.atmel.com/Images/doc32127.pdf

• SAM S/SAM E/SAM Vでの XDMACの使用方法 http://www.atmel.com/Images/Atmel-42761-Usage-of-XDMAC-on-SAMS-SAME- SAMV_ApplicationNote_AT17417.pdf

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Microchip 社のウェブサイト

Microchip 社は自社が運営するウェブサイト(www.microchip.com)を通してオンライン サポートを提供し

ています。当ウェブサイトでは、お客様に役立つ情報やファイルを簡単に見つけ出せます。一般的なインター

ネット ブラウザから以下の内容がご覧になれます。

• 製品サポート - データシートとエラッタ、アプリケーション ノートとサンプル プログラム、設計リ

ソース、ユーザガイドとハードウェア サポート文書、最新のソフトウェアと過去のソフトウェア

• 一般的技術サポート - よく寄せられる質問(FAQ)、技術サポートのご依頼、オンライン ディスカッ

ション グループ、Microchip社のコンサルタント プログラムおよびメンバーリスト

• ご注文とお問い合わせ - 製品セレクタと注文ガイド、最新プレスリリース、セミナー/イベントの一覧、

お問い合わせ先(営業所/販売代理店)の一覧

お客様向け変更通知サービス

Microchip 社のお客様向け変更通知サービスは、お客様に Microchip社製品の最新情報をお届けするサービ

スです。ご興味のある製品ファミリまたは開発ツールに関する変更、更新、リビジョン、エラッタ情報を

いち早くメールにてお知らせします。

Microchip 社ウェブサイト(http://www.microchip.com/)にアクセスし、[DESIGN SUPPORT]メニューの下の

[Product Change Notification]からご登録ください。

カスタマサポート

Microchip 社製品をお使いのお客様は、以下のチャンネルからサポートをご利用頂けます。

• 販売代理店または販売担当者

• 各地の営業所

• 技術サポート

サポートは販売代理店までお問い合わせください。もしくは弊社までご連絡ください。本書の最後のペー

ジに各国の営業所の一覧を記載しています。

技術サポートは以下のウェブページからもご利用になれます。http://www.microchip.com/support

Microchip 社のデバイスコード保護機能

Microchip 社製デバイスのコード保護機能について以下の点にご注意ください。

• Microchip 社製品は、該当する Microchip 社データシートに記載の仕様を満たしています。

• Microchip社では、通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合、Microchip社製品のセキュリティ レベルは、現在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています。

• しかし、コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です。弊社の

理解では、こうした手法は全て、Microchip社データシートにある動作仕様書以外の方法で

Microchip 社製品を使用する事になります。このような行為は知的所有権の侵害に該当する可能性が

非常に高いと言えます。

• Microchip社は、コードの保全性に懸念を抱いているお客様と連携し、対応策に取り組んでいきます。

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• Microchip 社を含む全ての半導体メーカーで、自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業

はありません。コード保護機能とは、Microchip社が製品を「解読不能」として保証するものではあ

りません。

コード保護機能は常に進歩しています。Microchip社では、常に製品のコード保護機能の改善に取り組んで

います。Microchip 社のコード保護機能の侵害は、デジタル ミレニアム著作権法に違反します。そのよう

な行為によってソフトウェアまたはその他の著作物に不正なアクセスを受けた場合、デジタル ミレニアム

著作権法の定める所により損害賠償訴訟を起こす権利があります。

法律上の注意点

本書に記載されているデバイス アプリケーション等の情報は、ユーザの便宜のためにのみ提供されるもの

であり、更新によって無効とされる事があります。お客様のアプリケーションが仕様を満たす事を保証す

る責任は、お客様にあります。Microchip社は、明示的、暗黙的、書面、口頭、法定のいずれであるかを問

わず、本書に記載されている情報に関して、状態、品質、性能、商品性、特定目的への適合性をはじめと

する、いかなる類の表明も保証も行いません。

Microchip 社は、本書の情報およびその使用に起因する一切の責任を否認します。Microchip社の明示的な

書面による承認なしに、生命維持装置あるいは生命安全用途に Microchip 社の製品を使用する事は全て購

入者のリスクとし、また購入者はこれによって発生したあらゆる損害、クレーム、訴訟、費用に関して、

Microchip社は擁護され、免責され、損害をうけない事に同意するものとします。暗黙的あるいは明示的を

問わず、Microchip社が知的財産権を保有しているライセンスは一切譲渡されません。

商標

Microchip 社の名称とロゴ、Microchip ロゴ、AnyRate、AVR、AVRロゴ、AVR Freaks、BeaconThings、BitCloud、CryptoMemory、CryptoRF、dsPIC、FlashFlex、flexPWR、Heldo、JukeBlox、KeeLoq、KeeLoqロゴ、Kleer、LANCheck、LINK MD、maXStylus、maXTouch、MediaLB、megaAVR、MOST、MOSTロゴ、MPLAB、OptoLyzer、PIC、picoPower、PICSTART、PIC32 ロゴ、Prochip Designer、QTouch、RightTouch、SAM-BA、SpyNIC、SST、SSTロゴ、SuperFlash、tinyAVR、UNI/O、XMEGAは米国およびその他の国に

おける Microchip Technology Incorporated の登録商標です。

ClockWorks、The Embedded Control Solutions Company、EtherSynch、Hyper Speed Control、HyperLight Load、IntelliMOS、mTouch、Precision Edge、Quiet-Wireは米国における Microchip Technology Incorporated社の登録商標です。

Adjacent Key Suppression、AKS、Analog-for-the-Digital Age、Any Capacitor、AnyIn、AnyOut、BodyCom、

chipKIT、chipKITロゴ、CodeGuard、CryptoAuthentication、CryptoCompanion、CryptoController、dsPICDEM、

dsPICDEM.net、Dynamic Average Matching、DAM、ECAN、EtherGREEN、In-Circuit Serial Programming、ICSP、Inter-Chip Connectivity、JitterBlocker、KleerNet、KleerNetロゴ、Mindi、MiWi、motorBench、MPASM、

MPF、MPLAB Certifiedロゴ、MPLIB、MPLINK、MultiTRAK、NetDetach、Omniscient Code Generation、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、PICtail、PureSilicon、QMatrix、RightTouch ロゴ、REAL ICE、Ripple Blocker、SAM-ICE、Serial Quad I/O、SMART-I.S.、SQI、SuperSwitcher、SuperSwitcher II、Total Endurance、TSHARC、USBCheck、VariSense、ViewSpan、WiperLock、Wireless DNA、ZENAは、米国およびその他の国におけ

る Microchip Technology Incorporated の商標です。

SQTP は、米国における Microchip Technology Incorporatedのサービスマークです。

Silicon Storage Technology は、米国以外の国におけるMicrochip Technology Inc.の登録商標です。

GestIC は、米国以外の国における Microchip Technology Inc.の子会社である Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG の登録商標です。

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その他の商標は各社に帰属します。

© 2017, Microchip Technology Incorporated, Printed in the U.S.A., All Rights Reserved.

ISBN: 978-1-5224-3030-8

DNV による品質管理システム認証

ISO/TS 16949

Microchip 社では、ChandlerおよびTempe(アリゾナ州)、Gresham(オレゴン州)の本部、設計部およびウェ

ハー製造工場そしてカリフォルニア州とインドのデザイン センターが ISO/TS-16949:2009 認証を取得し

ています。Microchip社の品質システムプロセスおよび手順は、PIC® MCUおよび dsPIC® DSC、KEELOQ®

コード ホッピング デバイス、シリアル EEPROM、マイクロペリフェラル、不揮発性メモリ、アナログ製

品に採用されています。さらに、開発システムの設計と製造に関する Microchip 社の品質システムは ISO 9001:2000 認証を取得しています。

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各国の営業所とサービス

北米 アジア/太平洋 アジア/太平洋 ヨーロッパ

本社 アジア太平洋支社 中国 - 厦門 オーストリア - ヴェルス 2355 West Chandler Blvd. Suites 3707-14, 37th Floor Tel: 86-592-2388138 Tel: 43-7242-2244-39 Chandler, AZ 85224-6199 Tower 6, The Gateway Fax: 86-592-2388130 Fax: 43-7242-2244-393 Tel: 480-792-7200 Harbour City, Kowloon 中国 - 珠海 デンマーク - コペンハーゲン Fax: 480-792-7277 香港 Tel: 86-756-3210040 Tel: 45-4450-2828 技術サポート: Tel: 852-2943-5100 Fax: 86-756-3210049 Fax: 45-4485-2829 http://www.microchip.com/ Fax: 852-2401-3431 インド - バンガロール フィンランド - エスポー サポート オーストラリア - シドニー Tel: 91-80-3090-4444 Tel: 358-9-4520-820 URL: Tel: 61-2-9868-6733 Fax: 91-80-3090-4123 フランス - パリ www.microchip.com Fax: 61-2-9868-6755 インド - ニューデリー Tel: 33-1-69-53-63-20 アトランタ 中国 - 北京 Tel: 91-11-4160-8631 Fax: 33-1-69-30-90-79 Duluth, GA Tel: 86-10-8569-7000 Fax: 91-11-4160-8632 フランス - サンクルー Tel: 678-957-9614 Fax: 86-10-8528-2104 インド - プネ Tel: 33-1-30-60-70-00 Fax: 678-957-1455 中国 - 成都 Tel: 91-20-3019-1500 ドイツ - ガーヒング オースティン、TX Tel: 86-28-8665-5511 日本 - 大阪 Tel: 49-8931-9700 Tel: 512-257-3370 Fax: 86-28-8665-7889 Tel: 81-6-6152-7160 ドイツ - ハーン ボストン 中国 - 重慶 Fax: 81-6-6152-9310 Tel: 49-2129-3766400 Westborough, MA Tel: 86-23-8980-9588 日本 - 東京 ドイツ - ハイルブロン Tel: 774-760-0087 Fax: 86-23-8980-9500 Tel: 81-3-6880-3770 Tel: 49-7131-67-3636 Fax: 774-760-0088 中国 - 東莞 Fax: 81-3-6880-3771 ドイツ - カールスルーエ シカゴ Tel: 86-769-8702-9880 韓国 - 大邱 Tel: 49-721-625370 Itasca, IL 中国 - 広州 Tel: 82-53-744-4301 ドイツ - ミュンヘン Tel: 630-285-0071 Tel: 86-20-8755-8029 Fax: 82-53-744-4302 Tel: 49-89-627-144-0 Fax: 630-285-0075 中国 - 杭州 韓国 - ソウル Fax: 49-89-627-144-44 ダラス Tel: 86-571-8792-8115 Tel: 82-2-554-7200 ドイツ - ローゼンハイム Addison, TX Fax: 86-571-8792-8116 Fax: 82-2-558-5932 または Tel: 49-8031-354-560 Tel: 972-818-7423 中国 - 香港 SAR 82-2-558-5934 イスラエル - ラーナナ Fax: 972-818-2924 Tel: 852-2943-5100 マレーシア - クアラルンプール Tel: 972-9-744-7705 デトロイト Fax: 852-2401-3431 Tel: 60-3-6201-9857 イタリア - ミラノ Nov i, MI 中国 - 南京 Fax: 60-3-6201-9859 Tel: 39-0331-742611 Tel: 248-848-4000 Tel: 86-25-8473-2460 マレーシア - ペナン Fax: 39-0331-466781 ヒューストン、TX Fax: 86-25-8473-2470 Tel: 60-4-227-8870 イタリア - パドヴァ Tel: 281-894-5983 中国 - 青島 Fax: 60-4-227-4068 Tel: 39-049-7625286 インディアナポリス Tel: 86-532-8502-7355 フィリピン - マニラ オランダ - ドリューネン Noblesv ille, IN Fax: 86-532-8502-7205 Tel: 63-2-634-9065 Tel: 31-416-690399 Tel: 317-773-8323 中国 - 上海 Fax: 63-2-634-9069 Fax: 31-416-690340 Fax: 317-773-5453 Tel: 86-21-3326-8000 シンガポール ノルウェー - トロンハイム Tel: 317-536-2380 Fax: 86-21-3326-8021 Tel: 65-6334-8870 Tel: 47-7289-7561 ロサンゼルス 中国 - 瀋陽 Fax: 65-6334-8850 ポーランド - ワルシャワ Mission Viejo, CA Tel: 86-24-2334-2829 台湾 - 新竹 Tel: 48-22-3325737 Tel: 949-462-9523 Fax: 86-24-2334-2393 Tel: 886-3-5778-366 ルーマニア - ブカレスト Fax: 949-462-9608 中国 - 深圳 Fax: 886-3-5770-955 Tel: 40-21-407-87-50 Tel: 951-273-7800 Tel: 86-755-8864-2200 台湾 - 高雄 スペイン - マドリッド ローリー、NC Fax: 86-755-8203-1760 Tel: 886-7-213-7830 Tel: 34-91-708-08-90 Tel: 919-844-7510 中国 - 武漢 台湾 – 台北 Fax: 34-91-708-08-91 ニューヨーク、NY Tel: 86-27-5980-5300 Tel: 886-2-2508-8600 スウェーデン - ヨーテボリ Tel: 631-435-6000 Fax: 86-27-5980-5118 Fax: 886-2-2508-0102 Tel: 46-31-704-60-40 サンノゼ、CA 中国 - 西安 タイ - バンコク スウェーデン - ストックホルム Tel: 408-735-9110 Tel: 86-29-8833-7252 Tel: 66-2-694-1351 Tel: 46-8-5090-4654 Tel: 408-436-4270 Fax: 86-29-8833-7256 Fax: 66-2-694-1350 イギリス - ウォーキンガム カナダ - トロント Tel: 44-118-921-5800 Tel: 905-695-1980 Fax: 44-118-921-5820 Fax: 905-695-2078