この解説は、Skyworks (Silicon Labs) Si47XX PROGRAMMING GUIDE AN332 を基に、Google AI (Gemini) の協力を得て作成しています。
1 プロパティ 0x0104. DIGITAL_OUTPUT_SAMPLE_RATE 概要
Digital Output Sample Rate(デジタル出力サンプルレート設定プロパティ)
デジタルオーディオ出力を有効にし、そのサンプリングレート(単位:sps)を設定します。
DOSR[15:0]が0の場合、デジタルオーディオ出力は無効になります。
DCLKの最小周波数である1 MHzを確保できるよう、オーバーサンプリングレートを設定する必要があります。デジタルオーディオ出力を有効にするには、DOSR[15:0]にサンプリングレート(sps単位)を書き込みます。
デジタルオーディオ出力を有効にする前に、システムコントローラがDCLKおよびDFSを確立しておく必要があります。そうしないとデバイスが応答しなくなり、リセットが必要になります。
DCLK/DFSの供給を停止する前に、サンプリングレートを0に設定する必要があります。
このプロパティを設定する前に、POWER_UPコマンドを送信して内部クロック動作を開始させた後、FM_TUNE_FREQコマンドを送信する必要があります。
注:DIGITAL_OUTPUT_SAMPLE_RATEは、FM受信コンポーネントバージョン2.0以降でサポートされています。
対応製品:Si4704-D60以降、Si4705/06、Si4731/32/35、Si4730/34-D60以降
デフォルト値:0x0000(デジタルオーディオ出力無効)
単位:sps
範囲:32~48 ksps(0はデジタルオーディオ出力無効)
デジタルオーディオ出力を有効にし、そのサンプリングレート(単位:sps)を設定します。
DOSR[15:0]が0の場合、デジタルオーディオ出力は無効になります。
DCLKの最小周波数である1 MHzを確保できるよう、オーバーサンプリングレートを設定する必要があります。デジタルオーディオ出力を有効にするには、DOSR[15:0]にサンプリングレート(sps単位)を書き込みます。
デジタルオーディオ出力を有効にする前に、システムコントローラがDCLKおよびDFSを確立しておく必要があります。そうしないとデバイスが応答しなくなり、リセットが必要になります。
DCLK/DFSの供給を停止する前に、サンプリングレートを0に設定する必要があります。
このプロパティを設定する前に、POWER_UPコマンドを送信して内部クロック動作を開始させた後、FM_TUNE_FREQコマンドを送信する必要があります。
注:DIGITAL_OUTPUT_SAMPLE_RATEは、FM受信コンポーネントバージョン2.0以降でサポートされています。
対応製品:Si4704-D60以降、Si4705/06、Si4731/32/35、Si4730/34-D60以降
デフォルト値:0x0000(デジタルオーディオ出力無効)
単位:sps
範囲:32~48 ksps(0はデジタルオーディオ出力無効)
2 プロパティ
2.1 プロパティリスト
| Bit | 上位バイト PROPH | 下位バイト PROPL | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Name | DOSR | |||||||||||||||
| Bit | Name | Function |
|---|---|---|
| 15:0 | DOSR | デジタル出力サンプレート。 32~48 ksps。 0に設定するとデジタルオーディオ出力が無効になります。 |
2.2 プロパティ
本プロパティは、Si4735のデジタルオーディオインターフェースから出力される音声信号のサンプリング周波数(サンプルレート)を指定・有効化するものです。
デフォルト値は 0x0000(デジタルオーディオ出力が無効状態)です。
本ICは 32000 (32kHz) から 48000 (48kHz) までのサンプリング周波数に対応しており、このプロパティに設定したい周波数の数値をそのまま (例: 44.1kHzなら 44100 = 0xAC44)16ビットの10進数換算値として書き込むことで、IC内部のデジタルオーディオ回路がアクティブになります。
デフォルト値は 0x0000(デジタルオーディオ出力が無効状態)です。
本ICは 32000 (32kHz) から 48000 (48kHz) までのサンプリング周波数に対応しており、このプロパティに設定したい周波数の数値をそのまま (例: 44.1kHzなら 44100 = 0xAC44)16ビットの10進数換算値として書き込むことで、IC内部のデジタルオーディオ回路がアクティブになります。
2.2.1 DOSR (Digital Output Sample Rate)
目的と概要:
16ビット(Bit 15〜0)をフルに使用して、デジタル音声のサンプリング周波数を直接Hz単位の数値で指定します。
許容される設定範囲は 32000 (32kHz) 〜 48000 (48kHz) です。
AN332に明記されない目的と解説:(Google AI (Gemini) の見解)
許容される設定範囲は 32000 (32kHz) 〜 48000 (48kHz) です。
本ICのデジタルオーディオ出力は、外部のホスト側から提供されるビットクロック(DCLK)とフレーム同期信号(DFS)に同期して動く「スレーブモード」が基本です。
しかし、IC内部のDSPが「どの周波数のデータを処理してシリアルバッファに配置すべきか」を自律的に判断できません。
このDOSRは、外部から入力されるDFS(ワードクロック)の周波数をDSPに正確に伝達し、内部の補間・デシメーションフィルタ(デジタルフィルタ) の動作係数を物理的に切り替えるための「DSP内部処理レートの同期スイッチ」として機能しています。
しかし、IC内部のDSPが「どの周波数のデータを処理してシリアルバッファに配置すべきか」を自律的に判断できません。
このDOSRは、外部から入力されるDFS(ワードクロック)の周波数をDSPに正確に伝達し、内部の補間・デシメーションフィルタ(デジタルフィルタ) の動作係数を物理的に切り替えるための「DSP内部処理レートの同期スイッチ」として機能しています。
3 応答パラメータ
本項目はプロパティ(Property)の書き込み・読み出しであるため、コマンド(SET_PROPERTY, GET_PROPERTY)に対する共通のSTATUS返却値(1バイト)が応答パラメータに相当します。
STATUS (Status Byte)
STATUS (Status Byte)
CTS (Clear to Send):
ERR (Error):
1 になると、チップが前のコマンドの処理を完了し、次のコマンドを受け入れられる状態であることを示します。
ERR (Error):
直前のコマンドや、指定したサンプリングレートの値がICのサポート範囲外(例:高すぎる、または低すぎる周波数)であった場合にエラーを示します(1 = エラーあり)。
4 その他(Google AI (Gemini) の見解)
4.1 コマンドの重要ステップと注意事項
いきなり数値を書き込まない」変更時の鉄則:
設定のタイミング(トリガー順序):
すでにデジタルオーディオが動作している状態で、サンプルレートを(例えば44.1kHzから48kHzへ)変更したい場合、直接新しい数値を書き込んではいけません。
必ず一度 0x0000(0)を書き込んでデジタル出力を完全に停止させてから、新しい周波数の数値を書き込むという2ステップを踏む必要があります。
これを怠ると、DSPのデジタルフィルタが計算破綻を起こし、ICがフリーズするか、強烈なデジタルノイズ(グリッチ)が外部アンプへ出力される危険性があります。
必ず一度 0x0000(0)を書き込んでデジタル出力を完全に停止させてから、新しい周波数の数値を書き込むという2ステップを踏む必要があります。
これを怠ると、DSPのデジタルフィルタが計算破綻を起こし、ICがフリーズするか、強烈なデジタルノイズ(グリッチ)が外部アンプへ出力される危険性があります。
設定のタイミング(トリガー順序):
前項のプロパティ 0x0102: DIGITAL_OUTPUT_FORMAT ですべてのバス仕様(I2Sやビット精度など)を決定した「後」に、本プロパティ(0x0104)を設定してください。
このプロパティに 0 以外の有効な数値が書き込まれた瞬間が、Si4735のデジタル音声出力回路の「実質的なスタートトリガー」となります。
このプロパティに 0 以外の有効な数値が書き込まれた瞬間が、Si4735のデジタル音声出力回路の「実質的なスタートトリガー」となります。
4.2 もう少し踏み込んだ応用展開
動的なオーディオソースとのシームレスな同期:
内部DSPの負荷軽減(非公式な低消費電力化へのアプローチ):
例えば、Bluetooth送信モジュールやUSBオーディオコーデックをシステムに組み込む際、相手側のシステムクロックに応じて44.1kHzと48kHzを切り替える必要があります。
Si4735は動作中に選局を維持したまま、本プロパティを介してサンプルレートを柔軟に変更できるため、ホストMCU側で外部ソースの周波数を監視(または指定)し、動的にラジオの出力レートを追従させるインテリジェントなオーディオミキシング・ルーティングシステムを構築できます。
Si4735は動作中に選局を維持したまま、本プロパティを介してサンプルレートを柔軟に変更できるため、ホストMCU側で外部ソースの周波数を監視(または指定)し、動的にラジオの出力レートを追従させるインテリジェントなオーディオミキシング・ルーティングシステムを構築できます。
内部DSPの負荷軽減(非公式な低消費電力化へのアプローチ):
音質にそこまでこだわらない用途(AMラジオのニュース放送受信や、低帯域のモノラル通信など)では、
あえて最低レートである 32000 (32kHz) を指定することで、外部バスの駆動周波数を下げ、システム全体の高周波ノイズ(EMI)の低減や微小な消費電力の削減に寄与させることが可能です。
4.3 デバッグ時のチェックリスト
設定値は有効範囲(32000〜48000)に収まっているか?:
外部から供給するDFS(LRCK)の物理周波数と一致しているか?: 最も多いトラブル原因です。
(0xAC44) や、DVD音質の 48000 (0xBB80) など、規格で許容されたHz数値をそのまま代入しているか。
外部から供給するDFS(LRCK)の物理周波数と一致しているか?: 最も多いトラブル原因です。
外部のマイコンやクロックジェネレータが物理的に出力しているDFSピンの周波数(実測値)と、このプロパティに設定した値が1Hzでもズレていると、バッファのアンダーラン/オーバーランが発生し、定期的に「プツ、プツ」というミュートノイズが発生します。
変更前に「0」を書き込んでいるか?:
再設定時や、受信バンド(FM→AMなど)を切り替える際に、一度出力を安全にシャットダウン(0 を書き込み)しているか。
4.4 まとめ
プロパティ 0x0104: DIGITAL_OUTPUT_SAMPLE_RATE は、Si4735のデジタル音声ストリームにおける「マスターバルブ(主開閉弁)」の役割を果たす極めて重要なレジスタです。
単なる数値の設定に見えますが、外部の物理的なサンプリングクロックと、内部のDSPフィルタの同期を司る心臓部であるため、正しい順序(変更前のゼロクリア)と正確な周波数一致を徹底することで、極めてクリアで安定したデジタルラジオ環境を実現できます。
単なる数値の設定に見えますが、外部の物理的なサンプリングクロックと、内部のDSPフィルタの同期を司る心臓部であるため、正しい順序(変更前のゼロクリア)と正確な周波数一致を徹底することで、極めてクリアで安定したデジタルラジオ環境を実現できます。
