Universal Serial Bus (USB) является очень популярным последовательным интерфейсом передачи данных, что компьютеры могут использовать для подключения к внешним устройствам.
Оглавление:
USB для ЦАП

Одна из областей применения многих — и та, которая нас здесь интересует — это передача аудиоданных с компьютера на соответствующим образом оборудованный цифро-аналоговый преобразователь внешний ЦАП.

Проще говоря, эту передачу данных можно представить следующим образом:
USB аудиоданные считываются с жесткого диска и временно сохраняются в основной памяти компьютера. Оттуда каждую миллисекунду поступает на выход USB, где пакет данных, так называемый «кадр», отправляется на микросхему приемника в цифро-аналоговом преобразователе.

Таким образом, скорость, с которой пакеты данных отправляются через USB-кабель, составляет 1 кГц — часы, управляющие этим, находятся в компьютере. Это приводит к (в принципе) постоянному току 1000 кадров в секунду в направлении цифро-аналогового преобразователя. Конечно, эти часы также могут дрожать, то есть немного колебаться во времени.

USB и ЦАП
Однако следует отметить, что «уровень заполнения» кадров (пакетов данных) не обязательно должен быть постоянным: кадры всегда отправляются, независимо от того, пусты они, полны или наполовину полны — и «уровень заполнения данных» также измеряется, среди прочего, тем, не занят ли ЦП компьютера (отправляющего данные) задачами и программами, которым отдается более высокий приоритет, чем постоянное заполнение кадров данными. Постоянная частота кадров не обязательно идет рука об руку с постоянной скоростью передачи данных (данные в единицу времени).
Сторона USB-приемника (то есть ЦАП) имеет буфер для входящих данных, и чтобы гарантировать, что он не будет ни полным, ни пустым, компьютер должен быть синхронизирован с USB-приемником в цифро-аналоговом преобразователе. Для этой задачи используется так называемый изохронный режим передачи (также есть режимы прерывания, группового и управления). Изохронный режим имеет три подгруппы: одна говорит о синхронной, адаптивной или асинхронной передаче данных.
Синхронный, адаптивный и асинхронный режимы в ЦАП
Синхронный режим больше не играет главную роль в текущих преобразователей D / A, часы в ЦАП бежат в зависимости от частоты кадров 1 кГц в USB — шине данных отправки, максимальная выборка частоты 48 кГц, слово ширина 16 биты.

Адаптивный режим, с другой стороны, это очень распространенный тип передачи данных: На стороне ЦАП, своего рода восстановление тактовой здесь происходит с использованием системы фазовой автоподстройки частоты (PLL), который зависит от среднего количества поступающих данных в единицу времени (то есть скорость передачи данных, а не непосредственно частоту кадров) восстанавливает исходную частоту дискретизации аудиоданных. Это делается в ответ на настройки компьютера и его часов, которые, конечно же, не были обрезаны для обеспечения максимальной точности потока данных. В адаптивном режиме компьютер является ведущим, а ЦАП — ведомым.

Однако в асинхронном режиме восстановление тактовой частоты, выполняемое контуром управления ФАПЧ, но не зависящее от главных часов компьютера в цифро-аналоговом преобразователе, определяет время, в которое синхронизация независимо от недостатков компьютера и от шины USB вызывает джиттер.
Отношения ведущий / ведомый изменяются на обратное: теперь часы в цифро-аналоговом преобразователе (внешний ЦАП) работают, и через аудиоконтроллер USB устанавливается контур обратной связи, который гарантирует, что компьютер имеет буфер на входе USB в правильном измерении, т.е. не позволять ему работать пустым или полным.
