方案背景
追求最真实的播放音质是HiFi音频领域不断发展的方向，往往由数字音频转换到模拟声音的时候，需要更高和更多数据量的传输才能更加有效还原真实的模拟声音。在Hi-Res高端播放设备中，需要支持更高采样率类如384KHz/768KHz的传输，才能携带更加丰满的频谱信息，携带更加宽广的动态范围（dynamic range），更高的信噪比（SNR）和失真度（THD）。
由于市面上众多的终端设备类如手机和PC电脑内置的声卡没有集成Hi-Res声卡，使用USB Audio进行扩展声卡将是追求HiFi音频播放的最优选择。 HiFi USB Audio 方案实现USB UAC2.0协议异步传输高清码率音频，实现高达768KHz PCM 和DSD 512音频解码，实现准时的，bit-perfect的音频解析，实现HiFi音频消费者对高保真无损播放设备的需求。
方案概要
USB Audio HiFi声卡方案是高性能的HiFi播放声卡解决方案的完美选择，优秀地结合了XMOS的专有XCORE架构、高反转且灵活的I/O、高精准时钟同步和高保真的数字音频传输。其：
- 采用标准的UAC 2.0（USB Audio Class 2.0）协议和异步传输（Asynchronous）方式，确保USB高带宽传输高清音频数据，同时能够高度兼容各大操作系统如Windows、Android、Linux等。
- 高反转且灵活的I/O，能够轻易实现高速率的I2S/DSD和SPDIF音频接口要求，满足多种音频接口和多通道的需求。
本方案要求在外围电路中采用优秀的外置音频时钟源（Oscillator/Clock），以保证用户能够选择低抖动的时钟源（如小的PPM和温漂等）；并且该方案使用的是USB协议内的Asynchronous时钟模式，PC等主机（Host）与播放设备（Device）间同步的时钟源是设备上本地的非常低时钟jitter的有源时钟，方案本身就能够保证时钟精度与bit-perfect的音频数据传输。
用户可采用外置的高端DAC芯片，自由选择优秀的高采样率、高SNR、THD和通道分离度高的DAC选型。对用户优秀的电源设计、音色偏好设计和运放选型有最大的自由度。用户在XMOS HiFi USB Audio方案的bit-perfect前提下，能够充分发挥HiFi音频所需的模拟音频设计。
方案特性
USB 协议
- USB 2.0 (Full-speed and High-speed)
- USB Audio Class 1.0
- USB Audio Class 2.0
- USB Firmware Upgrade (DFU)
- UAC 2.0协议 ,支持ASIO ,支持多种操作系统，如Windows , Linux ,Android, MAC OS 和IOS等
音频接口
- I2S
- S/PDIF out
- Direct Stream Digital (DSD)
音频采样率
- PCM: 44.1kHz, 48kHz, 88.2kHz, 96kHz, 176.4kHz, 192kHz, 352.8kHz, 384kHz，705.6kHz，768KHz
- DSD: DSD 64 ,DSD 128, DSD 256, DSD 512
- DOP: DOP 64 ,DOP 128
方案框图
XMOS的USB Audio HiFi方案，可以采用XMOS众多芯片平台，如XU208-128-QF48, XU216-512-TQ128和现在最新的XU316-1024-QF60B-PP24。其XMOS芯片平台在USB Audio方案中，完成了完善的UAC协议，和音频接口驱动，其中包含了时钟低抖动的质量把控，和bit-perfect的质量把控，对USB转I2S/DSD输出做了优秀的桥梁。
其中:
- XU316-1024-QF60B-PP24需要3v3, 1v8和0V9电源供电
- 可选使用外部时钟（Oscillator）提供I2S的MCLK给DAC
- 需要外挂16Mbit flash存储XU316的固件
- 需要外置高端DAC和运放等模拟器件
软件框架
XMOS 的USB Audio方案采用XMOS独有的XCORE多核架构实现，在XMOS多个芯片平台都可以实现该方案，这里以U316-1024-QF60B-PP24为例，阐述该方案的实现原理，同时建议用户查看文档, 以加深对该架构的理解。
- XMOS USB Audio白皮书(Fundamentals-of-USB-Audio_1.0.pdf)
- 软件开发指导（sw_usb_audio).pdf
需要说明的是，使用XMOS的平台需要至少5个核心才能满足运行XMOS的USB Audio方案。
应用场景
XMOS的USB Audio方案适合应用到如下产品：