Silicon Labs USB ブリッジ IC の魅力 = USB Audio Class への対応 =

The Intelligent Technology Company
Silicon Labs USB ブリッジ IC の魅力
= USB Audio Class への対応 =
文書管理番号：ELS100-00017
2015 年 6 月
ELS100-00017
Silicon Labs USB ブリッジ IC の魅力
＝USB Audio Class への対応=
目次
１はじめに ................................................................................................................... 3
２ Silicon Labs USB ブリッジ IC シリーズについて ......................................................... 3
３ USB Audio Class のサポート ................................................................................... 4
３-１技術的課題１：データ・ストリーミングの同期方法 ...................................................................... 4
３-１-１非同期モード ......................................................................................................................... 5
３-１-２同期モード ............................................................................................................................ 6
３-２技術的課題２：Codec/DAC のコンフィグレーション ................................................................... 7
４ CP2114 の概要......................................................................................................... 7
４-１ CP2114 の特長 ....................................................................................................................... 7
４-２ CP2114 のブロック図 ............................................................................................................... 9
４-３ CP2114 のドキュメント関連 / ツール関連 ................................................................................. 9
５評価ボードを動作させてみました............................................................................... 10
５-１評価キットのご紹介 ................................................................................................................ 10
５-１-１ CP2114 評価ボード概要 ..................................................................................................... 11
５-１-２ CP2114 評価ボード向け各ドーターカード概要............................................................... 11
５-２評価キットを動作させてみました.............................................................................................. 12
５-２-１事前準備 ............................................................................................................................ 12
５-２-２音楽を鳴らしてみました ....................................................................................................... 13
５-２-３ボリュームのコントロール .................................................................................................... 14
５-２-４ CP2114 は、PC からどう見えているか？ ............................................................................ 16
６まとめ ..................................................................................................................... 17
６-１最新の情報：CP2614
MFi アクセサリデジタルオーディオブリッジ IC 登場 .......................... 17
６-１-１ CP2614 の概要 .................................................................................................................. 18
改版履歴 .................................................................................................................... 19
参考文献 .................................................................................................................... 19
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１はじめに
この資料は、Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズを取り上げその機能と利便性を概説した資料
となります。Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズは、利便性が高いところから、ご好評を頂いており、
様々な機器でご採用頂いております。この USB ブリッジ IC シリーズは、近年様々なラインナップが拡張
（詳細は本資料 2 項ご参照）されております。その中からこの資料では、USB Audio クラスに対応した
USB-I2S ブリッジ IC（CP2114）を取り上げ、このデバイスの魅力についてご紹介させて頂きます。さらに、
この CP2114 の評価キットを動作させるまでを解説したいと思います。
２ Silicon Labs USB ブリッジ IC シリーズについて
Silicon Labs 社の USB ブリッジ IC シリーズは、現状（2015 年 4 月現在）、以下の様なラインナップに拡
張されております。（下記、表 1 ご参照）
型式
概
要
特
長
1
CP2102
USB-UART Bridge
一番スタンダードな USB-UART ブリッジ IC
2
CP2103
USB-UART Bridge
機能拡張版の USB-UART ブリッジ IC
3
CP2104
USB-UART Bridge
次世代のスタンダードな USB-UART ブリッジ IC
4
CP2105
USB-Dual UART Bridge
2 つの UART を持つ USB-UART ブリッジ IC
5
CP2108
USB-Quad UART Bridge
4 つの UART を持つ USB-UART ブリッジ IC
6
CP2109
USB-UART Bridge
CP2102 の Low-Cost 版
7
CP2110
HID USB-UART Bridge
USB HID クラスをサポートした USB-UART ブリッジ IC
8
CP2112
HID USB-I2C/SMBus Bridge
USB HID クラスをサポートした USB-I2C ブリッジ IC
9
CP2114
USB-I2S Digital Audio Bridge
USB Audio クラスをサポートした USB-I2S ブリッジ IC
10
CP2130
USB-SPI Bridge
USB-SPI ブリッジ IC
【表 1： USB ブリッジ IC ラインナップ一覧表】
上記【表 1】の 1 から 7 までの USB-UART ブリッジ IC は、技術情報誌にも取り上げられ、メジャーなデ
バイスとなっております。今まで、USB 機器を開発された経験のない方でも、これらのデバイスを用いるこ
とにより、簡単に短期間で USB 化が出来ることから、ご好評を頂いております。こちらの製品の概要につ
いてご興味がある方は、弊社魅力シリーズ書簡 “Silicon Labs 社 USB-UART ブリッジの魅力” をご
参照頂くか、弊社までお問い合わせ頂きます様宜しくお願い申し上げます。
更に、この USB-UART ブリッジ IC の利便性を継承しつつ、他のインターフェースに対応したシリーズが、
上記【表 1】の 8~10 項の製品となっております。“マイコンの UART は既に他のデバイスとの接続に使用し
ていて、空いてない・・・” などといったときに便利なシリーズになっております。
その中でも、特定の機能（デジタル・オーディオ・ストリーミング）に特化した上記【表 1】の 9 項 CP2114：
USB-I2S デジタル・オーディオ・ブリッジ IC に関する魅力について、次の項目から説明を行いたいと思い
ます。
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３ USB Audio Class のサポート
近年、デジタル家電を含め、USB が標準的に搭載されるケースが増え、USB 接続を使用するケースが
広がっております。最近の PC を見ると、外部機器との接続用のインターフェースとして、USB しか搭載し
ていないものも珍しくありません。この USB をデジタル・オーディオ制御の I/F として使用されるケースも増
えてきました。USB は、広帯域幅を持つため、高品質オーディオをサポートするのに適しております。さら
に、USB の使いやすさは、一般消費者にとってもメリットがある為、ポピュラーなオーディオインターフェー
スとなりました。しかしながら、USB ポートからオーディオ・データを抽出することは単純なタスクではありま
せん。USB 自体もそれ相当な分野の専門知識を必要とする複雑なプロトコルです。（USB ブリッジ IC がご
好評を頂いている理由の一つでもあります。）さらに、オーディオに関連する専門知識（データ・ストリーミン
グの同期、CODEC/DAC の設定/プログラミング等）も必要になってきます。
今回、ご紹介する“CP2114”をご使用頂くと、USB ソフトウェア開発の複雑さを省くだけでなく、新しい標
準オーディオ設定インターフェース、さらにオーディオ・データ・ストリーミングを同期させる方法を安価で高
度に統合化されたシングル・チップ・ソリューションにて提供致します。
USB は、使用用途の広いインターフェースで、数多くのデータ伝搬を行う方法を提供しております。その
中の一つとして、デジタル・オーディオ制御がございます。安全に互換性を保ちながら USB 上のオーディ
オ・データを伝搬するために標準化の機構を持つことは、重要なポイントとなります。USB 規格団体である
USB Implementers Forum（以下、USB-IF といいます: www.usb.org）は、オーディオ・デバイス・クラスを
定義しました。これは、USB 上でのオーディオ・データ伝搬の為に、非常に強健な標準化されたメカニズム
で、この USB オーディオクラスの仕様は、USB-IF により公開され利用可能になっています。
今回ご紹介させて頂いております “CP2114”は、この USB オーディオクラスに準拠したデバイスとな
っております。
３-１技術的課題１：データ・ストリーミングの同期方法
USB 上で伝搬されるオーディオ・データにて、技術的課題の 1 つとして挙げられるのが、ホスト側
（Source）からデバイス側（Sink）間におけるデータ・ストリーミングの同期となります。この“アイソクロ
ナス転送” の為に、強健な同期スキームが開発され、これが USB の仕様に組み入れられました。この
定義により、オーディオ・デバイス・クラスは、USB バス上にてオーディオ・データを確実に伝搬するため
に、この同期スキームを厳守する必要性があります。更にこの同期メカニズムのインプリメンテーション
は重要なタスクとなります。レガシーな方法でこれをインプリメントする場合、複雑なデータレートコンバ
ータを用い、ハイエンドな組み込みシステムの設計が必要になります。また、システムによって要求され
るクロック精度をサポートする高価な PLL を必要としていました。
48KHz のサンプリングレートのシステムでは、ホスト（Source）側はミリ秒毎に 48 個のオーディオ出
力サンプルを含んだフレームを送ります。デバイス（Sink）側は、そのオーディオ出力データを同時に一
つのサンプルとして DAC へ送る為に、バッファを行います。その為、ホストとデバイス間で（ほんの少し
の）クロックミスマッチが発生した場合、オーバラン/アンダーランの状態となります。これに対し、USB の
仕様は、ホスト/デバイス間のクロックミスマッチに順応させる為にいくつかの方法を定義しています。
USB は、以下の【表 2】の様に Source/ Sink 間のオペレーションを管理するモードを定義しています。
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Source
モード
非同期
同期
アダプティブ
Sink
フリーランニング・クロック
フリーランニング・クロック
Sink 側に暗黙のフィードフォワードを供給
Source 側に明示のフィードバックを供給
USB SOF に対しクロック・ロックする
USB SOF に対しクロック・ロックする
暗黙のフィードバックを使用
暗黙のフィードバックを使用
Sink に対しクロック・ロックする
データ・フローに対しクロック・ロックする
明示のフィードバックを使用
暗黙のフィードバックを使用
【表 2：USB オーディオクラスの各モード】
※ 上記表にて、オーディオ出力の場合、ホスト側は Source、デバイス側は Sink となります。
オーディオ入力の場合は、デバイス側が Source、ホスト側は Sink となります。
“CP2114”は、非同期モードと同期モードをサポートしており、これを選択することができます。このモ
ードの選択は、システムデザイン時に決定するホストによって依存致します。尚、ポピュラーなプラットフ
ォーム（Windows、Linux、MacOS、iOS（Apple iPad））は、現状全て非同期モードをサポートしていま
す。ここでは、非同期モード及び同期モードについて、概要説明をしたいと思います。
３-１-１非同期モード
ここでは、USB オーディオクラスの非同期モードについて、概説したいと思います。非同期モードで
は、下記の【図 1】の様に、Sink 側は、Source 側に対して、明示的なフィードバックを行います。そして、
このフィードバックを受けた Source 側は、これに基づいて Sink 側へ送信するサンプル数を調整する
ことにより、クロックミスマッチへの対応を行います。
オーディオ・ストリーム
明示的なフィードバック
【図 1 ：USB オーディオクラスの非同期モード】
このフィードバックメカニズムは、ホスト側のクロックに同期するように、Sink 側に対し PLL 等のハ
ードウェアを調整する要求を行わずに、Source/Sink 間のクロックミスマッチに対応します。
下記の【図 2】は、48KHz のサンプリングレートの環境にてバッファを用いたシステムを示します。最
初ホスト側はミリ秒毎に発生する USB フレームスタート（SOF）に則り、48 個のサンプルをストリーミ
ングし始めます。しかしながら、デバイス側のバッファがクロックミスマッチによって、“Full” 若しくは
“Empty” の状態に近づいた場合、デバイス側はバッファ・オーバーラン若しくはアンダーランが生じ
ない様にホスト側に対し送信サンプル数の調整（サンプル数を増やす：49 個、減らす：47 個、等）を要
求することができます。この方法は、Silicon Labs 社製“CP2114”にインプリメントされています。また、
“CP2114”をご使用頂くと、付加的なソフトウェアの開発を必要とせずに、USB オーディオクラスをサ
ポートすることができます。
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デバイス：バッファ
ホスト
USB データ
オーバーフロー
オーバーフローに近づいたので
サンプル数を減らす
アンダーフローに近づいたので
サンプル数を増やす
アンダー/オーバーフロー
アンダーフロー
フィードバック
【図 2 ：非同期モードのバッファサポートシステム】
３-１-２同期モード
ここでは、USB オーディオクラスの同期モードについて、概説したいと思います。同期モードでは、
Source と Sink は、暗黙的なフィードバックを使用し、クロックは、Source から送信される USB SOF
とロックされます。Sink 側は下記【図 3】の様に USB SOF で同期を行います。
【図 3 ：USB オーディオクラスの同期モード】
シンプル且つ強健な同期モードのインプリメントは、下記の【図 4】の様なクローズド・ループ制御に
よって成り立ちます。これは、USB SOF と Sink 側の内部オシレータを同期させることにより、ミスマッ
チを補正させます。
USB SOF
OSC 補正
内部 OSC の調整
【図 4 ：同期モードのクローズド・ループ制御による内部 OSC の調整】
ホスト側からミリ秒毎に送られてくる USB SOF を用いて、Sink 側の内部オシレータを補正します。
この方法を適切に動作させる為には、Sink 側の内部オシレータはキャリブレーション用レジスタによ
って非常に小さいステップで周波数を Up/Down させる機構が必要となります。“CP2114”の内部オシ
レータは、この動的な調整機能をインプリメントされています。
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３-２技術的課題２：Codec/DAC のコンフィグレーション
もう一つの課題として考えられるのが、ご使用される Codec/DAC のコンフィグレーションになります。
現在の主要な Codec/DAC は、デバイスの性能を設定するために、それぞれユニークな方法で設定す
る必要性があります。仮に、製品毎にいくつかの Codec/DAC の使い分けを行う場合、ソフトウェア設計
が複雑化、若しくは複数のコードの管理が発生します。また、Codec/DAC をコンフィグレーションする為
だけに、マイコンを用いるのは、もったいない話です。
今回、ご紹介させて頂いている“CP2114” は、この Codec/DAC のコンフィグレーションを行う為のイ
ンターフェース（オーディオ・コンフィグレーション・プログラミング・インターフェース）を持っており、Codec
/ DAC をコンフィグレーションすることが可能です。このインターフェースは、Codec/DAC をイネーブル
するために、各パラメータを供給します。（DAC レジスタサイズ、オーディオフォーマット、ボリューム・コ
ントロール、オーディオ・クロックレシオ等）また、以下のメジャーな 3 つの Codec/DAC に対しては、予
めコンフィグレーションの内容がインプリメントされております。さらに、カスタム・プログラミングの為にオ
ープンフィールドが準備されており、この 3 つ以外の Codec/DAC にも対応可能で、最大で 32 個の
Codec/DAC に対応することができます。このフォーマットは理解しやすいもので構成されており、
Codec/DAC の固有の設定値の内容をカプセル化することができ、一旦、開発者がこのインターフェー
スに精通すれば、Codec/DAC 間の切り替えは単純なタスクとなります。尚、外部ピン（DACSEL[0：4]）
を用いて、どの Codec/DAC を使用するかを指定いたします。
更に、このインターフェースは、USB 経由で Codec/DAC のコンフィグレーションの内容を設定するこ
とができます。この内容は、一度適用されると、内蔵の EPROM に保存されます。このインターフェース
は、動的な変更にも対応可能で、ダイナミックに Codec/DAC にアクセスを行い、設定値を変更すること
をホスト側からの指示で行うこともできます。
【デフォルトで対応している Codec/DAC 】

Cirrus Logic 社製 CS42L55

Wolfson Microelectronics 社製 WM8523

Texas Instruments 社製 PCM1774
４ CP2114 の概要
さて、ここまでで、CP2114 の特長に触れながら、USB Audio クラスをサポートする為の課題について概
説させて頂きました。この章からは、CP2114 の特長について、説明してきたいと思います。
４-１ CP2114 の特長
“CP2114” の特長は、以下の様になります。

USB オーディオクラス to I2S デジタル・オーディオブリッジ IC

ホスト側から Codec/DAC と通信する為に USB HID to I2C をサポート

ボリューム/ミュートの同期を取る為、USB HID コンシューマ制御をサポート

USB2.0 フルスピードをサポート

USB HID to UART もサポート
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


USB Audio クラス v1.0 サポート

I2S マスターモード、I2S 及び Left justified PMC 出力サポート

48KHz、16 ビットステレオデジタルオーディオサポート

Source/Sink 間の同期方法として、非同期/同期モードをサポート

Windows7/ Vista/XP、Mac OS-X、Linux サポート

iPad/iOS （USB カメラキットコネクタを使用）サポート
幅広い Audio Codec/DAC のサポート

直ぐに使用できる 3 つのメジャーな Codec/DAC

様々な Codec/DAC の設定をする為の内部メモリを準備
小型パッケージの採用
5x5mm サイズの 32 ピン QFN パッケージを採用



最小の部品構成が可能

USB トランシーバ内蔵、クロック内蔵、カスタム対応する為に OTP メモリ内蔵

レギュレータ内蔵：3.45V 出力

USB バスパワー若しくはセルフパワーで動作可
その他

評価キット（CP2114-EK）あり。更に、標準サポートしている Codec のボードも準備

CP2114 をカスタムする為のツールも提供

動作温度範囲：-40∼85℃を保証
これらの特長を図解しますと、以下の【図 5】の様になります。5x5mm の小型パッケージに、これら
の機能が実現されております。また、他の USB ブリッジ IC と同様に、レギュレータを内蔵し、USB バス
パワーから CP2114 の動作に必要な電圧を生成することができる為、バスパワーのみで動作させること
も可能です。更に、この内蔵レギュレータにて生成された余剰分の電力は、外部デバイスで使用するこ
とも可能です。
CP2114
USB Audio
USB デジタルオーディオ
クロックコントローラ
―
USB
EPROM
Host
USB HID
USB ⇔ I2C
コンフィグレーション
ボリュームコントロール
VOL/Mute
GPIO
追加機能
- USB HID to UART
- Clock Out ピン
- GPIO 等
I2S デジタル
Audio
Audio
CODEC
I2C
Configuration / DAC
スピーカー
マイク
カスタマイズする為のツールも準備
Volume/Mute ボタン
【図 5：CP2114 の特長】
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４-２ CP2114 のブロック図
“CP2114” のブロック図は、以下の【図 6】の様になります。これは、CP2114 のデータシートから抜
粋したものです。ここでご認識頂きたい点としましては、上記 4-1 項でも記述させて頂きましたが、USB
Audio クラスを用いた機器に必要とされる機能が実現されていること、周辺部品が最小の構成で実現で
きるため基板の小型化/低コスト化に寄与すること、更に、ソフトウェア開発が不要な為、開発期間が短
縮できるなどのメリットです。
【図 6：CP2114 のブロックダイヤグラム】
４-３ CP2114 のドキュメント関連 / ツール関連
“CP2114” のドキュメント関連としては、以下のものが準備されております。

CP2114 データシート
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114.pdf

CP2114 評価キットユーザーズガイド
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114-EK.pdf

CP2114 クイックスタートガイド
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/CP2114-QS-Guide.pdf

AN721：CP21xx Device Customization Guide
CP2114 の UID/PID の変更、GPIO の設定、DAC Configuration の設定等を行うツールの概説
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN721.pdf

AN433：CP2110/4 HID to UART API Specification
Silicon Labs 社より提供される HID to UART インターフェースライブラリの仕様を概説
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN433.pdf

AN434：CP2110/4 Interface Specification
CP2110/4 の OS 向けのライブラリの仕様を概説
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN434.pdf
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“CP2114” のツール関連としては、以下のものが準備されています。

CP2110/4 Software Package for Windows
このソフトウェアパッケージには、上記 AN721 のソフトウェア（コンフィグレーションツール）、
HID-UART のサンプルプログラム（GPIO 等の制御、ソースあり）などが含まれ、且つ、必要なド
キュメント類もまとめてダウンロードできるパッケージとなっております。尚、このパッケージは、
Mac OS 用、Linux 用も準備しています。
http://www.silabs.com/Support%20Documents/Software/CP2110_4_Windows.exe

CP2114 Supplemental Codec Configuration Files
各 Codec/DAC のサンプルのコンフィグレーションコードが準備されています
http://www.silabs.com/Support%20Documents/Software/CP2114-Supplemental-Codecs.zip
これらのドキュメント、各種ツール、デバイスの情報につきましては、以下の Silicon Labs の CP2114
のサイトから入手することもできます。一度、ご確認ください。
http://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/usb-to-i2s-digital-audio-bridge.aspx
５評価ボードを動作させてみました
この章では、CP2114 の評価キット（CP2114-EK）のご紹介と実際に評価ボードを動作させるまでの
手順について、説明していきたいと思います。
５-１評価キットのご紹介
CP2114 をご評価頂く目的とリファレンス・デザインとして、以下の様な評価キット/評価ボードを準備し
ております。
キットの名称
1
CP2114-EK
内容
・CP2114 の評価ボード（下記 5-1-1 をご参照）
・各種ケーブル（USB、RS232C）
・CP2114 の評価ボード（下記 5-1-1 をご参照）
2
CP2114-CS42L55EK
・CS42L55(Codec)搭載のドーターカード（下記 5-1-2 をご参照）
・各種ケーブル（USB、RS232C、3.5mm オーディオケーブル）
・イヤホン
・CP2114 の評価ボード（下記 5-1-1 をご参照）
3
CP2114-WM8523EK
・WM8523 (DAC)搭載のドーターカード（下記 5-1-2 をご参照）
・各種ケーブル（USB、RS232C）
・イヤホン
・CP2114 の評価ボード（下記 5-1-1 をご参照）
4
CP2114-PCM1774EK
・PCM1774 (DAC)搭載のドーターカード（下記 5-1-2 をご参照）
・各種ケーブル（USB、RS232C）
・イヤホン
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５-１-１ CP2114 評価ボード概要
CP2114 評価ボードは、以下の様な構成となっております。
HID-UART 接続時に使用
接続するドーターカード
に合わせ設定
ホスト PC と接続
Codec/DAC ドーター
カードと接続
この基板上からボリューム・
コントロールが可能
５-１-２ CP2114 評価ボード向け各ドーターカード概要
ドーターカードとしては、以下の 3 種類が準備されています。上記の CP2114 評価ボードと接続
（Daughter Card Connector 経由）し、使用致します。尚、ドーターカード使用時は、使用するドーター
カードに合わせ、CP2114 評価ボード上の“DAC Select Jumpers” の設定を変更する必要性がご
ざいます。ピンの設定は評価ボード上に記述されていますので、ご参照ください。
Cirrus Logic 社製 CS42L55
Wolfson Microelectronics 社製
Texas Instruments 社製
搭載ドーターカード
WM8523 搭載ドーターカード
PCM1774 搭載ドーターカード
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５-２評価キットを動作させてみました
今回、弊社が準備できた評価キットは、Wolfson Microelectronics 社製オーディオ DAC WM8523
が搭載されたドーターカードが含まれる“CP2114-WM8523EK” となります。これを、Windows7 PC と
USB 接続し、音楽を鳴らしてみました。概要は、以下の様になります。
CP2114-WM8523EK
USB
オーディオクラス
I2S データ
Windows7 PC
スピーカー出力
音楽データ出力
WM8523
CP2114
USB ラインから音楽データを抽出し
I2S フォーマットに変換
更に、評価ボード上のプッシュボタンを使用し、
ボリューム調整、ミュートを実施
今回、準備できた“CP2114-WM8523EK”は、残念ながら DAC の機能しかなく、オーディオ入力がで
きません。“CP2114-CS42L55EK”をご準備頂くと、外部オーディオ入力も可能になります。
５-２-１事前準備
CP2114 は、何度か記述しました様に、USB オーディオクラス並びに HID クラスに対応しており、
Windows 等の標準ドライバを使用する為、専用のドライバなどをインストールする必要性はございま
せん。準備としては、以下の様な簡単なハードウェアのセッティングのみです。
③
①
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②
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① CP2114 ボードとドーターボードを接続します。
② 使用するドーターボードに合わせ、以下の DAC Select Jumpers の設定を行います。
ご使用するドーターボード
GPIO ピン
8
7
6
5
CP2114-CS42L55EK
On
On
On
On
CP2114-WM8523EK
On
On
On
Off
CP2114-PCM1774EK
On
On
Off
On
今回使用した
設定です
③ DAC からの出力ポートにヘッドフォン若しくはスピーカーを接続します。
今回の弊社のテストでは、ヘッドフォンを使用したため、“HP OUT”のジャックと接続を行いま
した。もし、スピーカー接続を行う場合は、“LINE OUT”のジャックと接続してください。
そして、もちろんですが、CP2114 評価ボードと PC の USB 接続を行います。これらの基板は、USB
バスパワーで動作しますので、別途電源の供給は、必要ございません。
５-２-２音楽を鳴らしてみました
いよいよ、音楽を鳴らしてみたいと思います。その為には、少し PC 側の操作が必要になります。
① Windows のメニューバーの“スピーカー” アイコンを右クリックし、“ボリュームコントロールオ
プション” を起動します。
右クリックし、ボリュームコントロールオプションを起動
② “ボリュームコントロールオプション” にて、サウンドデバイスとして CP2114 を選択し、適用し
ます。
CP2114 USB-Audio Bridge を選択します
“適用”、“OK”ボタンをクリックします
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いよいよ、音楽を鳴らします。
今回使用したアプリは、Windows Media Player を用いて、mp3 ファイルを再生してみました。
結果としては、軽快な音楽が再生されました。
また、サンプルの動画（wmv ファイル）も、再生してみました。
結果としては、バックで流れている
重厚な音楽が無事に再生されまし
た。
紙面上なので、音楽が再生されていることを表現するのは、厳しいですが、それぞれ音楽が問題な
く再生されていました。
５-２-３ボリュームのコントロール
引き続いて、ボリュームコントロールについてもテストをしてみました。以下の図の様に CP2114
の評価ボード上のプッシュボタンを押して、正しく動作するか見てみました。
ここでは、Windows 上の音量ミキサーの状態も見たいと思います。
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音量が大きくなると共にミキサーも高へ
VOL + ボタンを押す
VOL - ボタンを押す
音量が小さくなると共にミキサーも低へ
PR MUTE ボタンを押す
音楽が消音すると共にミキサーも MUTE 状態になりま
した
ボリュームコントロール、Mute コントロームも問題なく出来ておりました。
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５-２-４ CP2114 は、PC からどう見えているか？
基本的な動作テストは、以上となります。何度も、記述致しましたが CP2114 は、USB オーディオク
ラス及び HID クラスに対応しております。それでは、Windows のデバイスマネージャを用いて、どの
ように認識されているか、チェックしていきたいと思います。
汎用の USB オーディオデバイスとして認識
少し分かりづらいですが、この
CP2114 は、 VID ： 0x10CA 、
PID：0xEAB0 が設定されており
ます。（デフォルト値）
ここから、HID クラスデバイスとし
ても、認識されていることが分か
ります。
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ELS100-00017
６まとめ
本資料では、Silicon Labs 社の CP2114 の魅力について、ご紹介させて頂きました。CP2114 の特長/
利点を再度まとめさせて頂くと、以下の様になります。

USB to I2S ブリッジ IC





USB ラインを用いて、音楽データを確実に抽出

48KHz、16 ビットステレオデジタルオーディオサポート

汎用ドライバをそのまま使用
別途マイコンを使用無くても Audio Codec/DAC の制御が可能

USB to I2C をサポートし、Host 側から Audio Codec/DAC の制御が可能

Audio Codec/DAC をコンフィグレーションする機構をサポート

サポートする Codec/DAC を拡張することが可能
Volume コントロール/Mute を行う機構をサポート


USB オーディオクラス 1.0 をサポート
USB HID クラスをサポートし、ホスト側と同期を取ることが可能
最小の構成で、実現が可能

5×5mm の小型パッケージを採用

USB トランシーバ内蔵、クロック内蔵、カスタム対応する為に OTP メモリ内蔵

レギュレータ内蔵：3.45V 出力

USB バスパワー若しくはセルフパワーで動作可
拡張性もあり

USB – UART ブリッジ機能もサポート

GPIO サポート
上記の様な特長を持っております。特長を一言で表しますと“簡単”に尽きるかともいます。USB オー
ディオ機器に必要と思われる機能は、既にビルドインされているので、ユーザは“CP2114”をご採用頂くだ
けで、アプリケーションの構築が簡単に実現できます。
仮に、他の USB マイコンを用いてこれらの機能を実現しようとした場合、如何でしょうか？もちろん USB
オーディオクラスの仕様を理解し、ソフトウェア開発をする必要性があります。またこの資料でも概要を記
述させて頂いた“同期”の機構も考慮する必要があります。それなりの工数もかかると思います。
CP2114 をご活用いただきまして、簡単に、そして安価に機能実現をして頂ければと思います。
６-１最新の情報：CP2614
MFi アクセサリデジタルオーディオブリッジ IC 登場
今回、この CP2114 の魅力について執筆させて頂いて、一点不満（？）に感じたのが、iOS への対応
でした。これは機構上仕方ないのですが、USB カメラキットコネクタと併用する点にありました。そんなこ
とを考えていましたら、Silicon Labs より Lightning ケーブルに対応した製品“CP2614”を発表した情報
が舞い込んできました。ここでは、簡単に紹介させて頂き、この製品にご興味がある方は、以下の
Silicon Labs 社の URL をチェック及び弊社までお問い合わせ頂ければと思います。
https://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/mfi-accessory-digital-audio-bridge.aspx
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６-１-１ CP2614 の概要
この CP2614 （MFi アクセサリデジタルオーディオブリッジ IC）は、Apple 社の iOS デバイスの
周辺機器を短期間に開発することを目標にしている IC となります。CP2614 は Apple 社の iPod /
iPhone / iPad の“MFi”プロトコル及び Lightning コネクタをサポートしています。これは、デジタルオ
ーディオストリーミングを含む iOS アプリとのコミュニケーションを実現します。尚、CP2614 を使用す
るためにファームウェアの開発は不要で、且つオプションのカスタマイズは全て単純な GUI によるコン
フィグレーションツールを用いることにより設定することができます。このカスタマイズしたコンフィグレ
ーションは、CP2614 の内蔵メモリに格納することもできます。
この CP2614 を使うことにより、MFi プロトコル・スタックをインプリメントする必要性がなくなる為、
iOS の周辺機器の開発を単純化/短縮化することに貢献することができます。
さらに、CP2614 は、外部水晶や設定を保存する外部メモリなどは不要で、5×5mm(QFN32)とい
った小型パッケージを採用している為、BOM コスト及び基板レベルでのコスト削減にも貢献します。
最後までお付き合い頂きまして、誠に有難うございました。CP2114/CP2614 に少しでもご興味を持って
頂ければ、幸いです。お問い合わせをお待ちしております。
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改版履歴
Version
改定日
改定内容
1.0
2015 年 06 月
・新規作成
参考文献

Silicon Labs 社ホワイトペーパ：USB Audio Simplified

Silicon Labs 社 CP2114 データシート Rev1.1

Silicon Labs 社 CP2114 Evaluation KIT User’s Guide Rev0.1

Silicon Labs 社 CP2114 USB Audio to I2S Digital Audio Bridge Quick-Start Guide
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