在linux上编写求解ADAU1772的PLL系数

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通过在Linux上编写代码，计算求解ADAU1772在 输入时钟（MCLK Input）为16.6MHz时，如何设置内部的4个参数，以达到符合输出时钟要求的目的。

据《ADAU1772》和SigmaStudio，1772 Codec 内部可修改的参数有 输入时钟分频（Input Clock Divider）、整数设置（Integer Setting）、分子（Numerator） 和 分母（Denominator）四个。

目标输出时钟（VCO Output） 是 24.576MHz。

原公式

以下为《ADAU1772》第30页中，关于PLL计算的公式描述：

image-20210706002255187

以下为SigmaStudio中的PLL设定界面参数设定：

image-20210706002412136

代码编写

注意：本代码在Linux上，以C++17的版本进行编译运行。

编译代码如下：

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g++ main.cpp -std=c++17 -lpthread

在编写代码时，考虑到SigmaStudio和数据手册之间可能存在表述差异，因此计算PLL的源代码中，也包含了开启 1/2 系数的宏定义 #define HALFCOFF 1 ，具体代码如下：

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/*---------------------------------------------------------
 * HEADER FILES
 *-------------------------------------------------------*/
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <thread>

using namespace std;
/*---------------------------------------------------------
 * MACRO DEFINITION
 *-------------------------------------------------------*/
#define ACCURACY 1000000000   //输出时钟精度，小数点后9个0
// #define HALFCOFF 1            //打开1/2系数进行计算，SigmaStudio图示中有该系数，但《ADAU1772》数据手册中没有该系数

/*---------------------------------------------------------
 * MACRO DEFINITION FOR DEBUG
 *-------------------------------------------------------*/
// #define DEBUG_MODE         //Debug模式


/*---------------------------------------------------------
 * DATA TYPES
 *-------------------------------------------------------*/
typedef double CLK;           //数据类型_时钟
typedef unsigned short COFF;  //数据类型_系数


/*---------------------------------------------------------
 * FILE DOMAIN DATA DECLARATION
 *-------------------------------------------------------*/
CLK CLK_IN = 16.6;            //输入时钟
CLK CLK_OUT = 24.576;         //输出时钟

struct TargetCofficient {
    COFF Numerator;
    COFF Denominator;
};

COFF Maxiator = 65535;
COFF InputClockDivider = 4;
COFF IntegerSetting = 8;

/*---------------------------------------------------------
 * FUNCTIONS DECLARATION
 *-------------------------------------------------------*/
int isSafe(COFF, COFF);      //判断系数的分子和分母相除是否满足要求
int isOK(CLK);               //判断输出结果是否符合输出时钟的精度要求
int CofficientCalculate(CLK, COFF, COFF);         //计算

void ICD1(void);             //子线程
void ICD2(void);             //子线程
void ICD3(void);             //子线程
void ICD4(void);             //子线程
void SysPrintf(void);

/*---------------------------------------------------------
 * MAIN FUNCTIONS
 *-------------------------------------------------------*/
int main(){
    
    cout << "SYSTEM: Procedure starts." << endl;
    thread thread1(ICD1);
    thread thread2(ICD2);
    thread thread3(ICD3);
    thread thread4(ICD4);

    thread1.join();
    thread2.join();
    thread3.join();
    thread4.join();

    cout << "SYSTEM: Procedure ends up." << endl;
    return 0;
}


/*---------------------------------------------------------
 * FUNCTIONS DEFINITION
 *-------------------------------------------------------*/
int isSafe(COFF N, COFF D){
    double result = (double)N / (double)D;
    if( (result >= 0.1) && (result <= 0.9) ) return 1;       //判断系数是否满足要求，满足则返回1
    else return 0;
}

int isOK(CLK clock){
    CLK integerClock , fractClock;
    fractClock = modf(clock , &integerClock);                //分别取出整数和小数部分

    if( ((int)(fractClock * ACCURACY) == (int)(576/(double)1000 * ACCURACY)) && ((int)integerClock == (int)CLK_OUT) ) {  //如果小数点精度满足要求，且整数部分相同
        return 1;                                           //则返回1
    }
    else return 0;
}

int CofficientCalculate(CLK ClockInput, COFF ICD, COFF IS){
    CLK tempCLK;

    for(COFF i = 0; i < Maxiator; i++){                     //分母
        for(COFF j = 0; j < Maxiator; j++){                 //分子
            if(isSafe(j, i)){
                #ifdef HALFCOFF
                tempCLK = ClockInput /(double)ICD * ((double)IS + ((double)j/(double)i)) *1/2;   //有系数时
                #else 
                tempCLK = ClockInput /(double)ICD * ((double)IS + ((double)j/(double)i)) ;       //无系数时
                #endif

                #ifdef DEBUG_MODE
                cout << "SYSTEM:IDC = " << ICD << ", IS = " << IS << hex <<", Numerator = 0x"<< j << ", Denominator = 0x" << i << ", OutputClock = " << tempCLK << endl;
                #endif
            }
            else continue;

            if( isOK(tempCLK)) {
                cout << "SYSTEM:IDC = " << ICD << ", IS = " << IS << hex <<", Numerator = 0x"<< j << ", Denominator = 0x" << i << ", OutputClock = " << tempCLK << endl;
            }
        }
    }
    return 0;
}


/*---------------------------------------------------------
 * THREAD _ CALCULATOR
 *-------------------------------------------------------*/
void ICD1(void){
    for(COFF enumIS = 2; enumIS <= IntegerSetting; enumIS++) CofficientCalculate(CLK_IN , 1, enumIS);
}

void ICD2(void){
    for(COFF enumIS = 2; enumIS <= IntegerSetting; enumIS++) CofficientCalculate(CLK_IN , 2, enumIS);
}

void ICD3(void){
    for(COFF enumIS = 2; enumIS <= IntegerSetting; enumIS++) CofficientCalculate(CLK_IN , 3, enumIS);
}

void ICD4(void){
    for(COFF enumIS = 2; enumIS <= IntegerSetting; enumIS++) CofficientCalculate(CLK_IN , 4, enumIS);
}

void SysPrintf(void){
    // while(1) cout << "Calculating...";
    while(1){
        printf("Calculating...");
        printf("\r\003");
    }
}


运行结果

通过自行编写的代码，遍历所有可更改的系数进行计算求解，取得小数点后9位精度，并且符合要求的系数如下（含1/2系数）：

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以下为不含1/2系数的结果：

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经过手工计算，结果（小数点后9位）确实满足要求。