音频信号检测原理
　　人耳可听到的频率范围约为 20 至 20,000 Hz。该范围可以包括单音，例如变压器嗡嗡声或来自无线电系统的白噪声。这并不是说这些声音在音频系统中是理想的，而且高强度的此类声音会损害听力。人类语音、音乐和自然声音具有不断变化的不同频率。因此，音频检测器应该记录频率变化并根据这些变化挑选有用的音频信号。

　　该音频信号检测器背后的基本理论如图 1 所示。系统设计考虑了三个参考频率：100 Hz、500 Hz 和 3 kHz。对于给定的信号，系统计算在一定时间内该信号的频率与参考频率交叉的次数。仅考虑从低频到高频的交叉（例如，50 Hz 到 150 Hz 将计为 100 Hz；150 Hz 到 50 Hz 则不算）。如果信号与两个参考频率中的任意一个交叉达到表 1 中指定的次数，则设计会将其视为音频。

　　图 1 中显示了三个示例信号：
　　1) 一些噪声跨越 3 kHz 3 次（以黑色显示）。
　　2) 不交叉任何频率的单音嗡嗡声（以红色显示）。
　　3）像语音或音乐一样变化的信号（以绿色显示）。它跨越 100 Hz 6 次，500 Hz 5 次，3 kHz 1 次。该曲线与所有三个参考频率交叉，但设备不会检测 3 kHz，因为它仅交叉 1 次（必须交叉 2 次或更多次才能检测，如表 1 所示）。该设备检测 500 Hz（交叉 5 次；2 是表 1 中的值）和 100 Hz（交叉 6 次；4 是表 1 中的值）。由于它与两个参考信号交叉足够多次，因此该信号被检测为音频。
　　请注意，语音或音乐可能会有停顿。小约翰·米尔顿·凯奇（John Milton Cage Jr.）有一首的作品叫《4'33"》，它是在没有任何声音的情况下演奏的。自然，设计不应该像音频那样决定这么长的停顿，尽管少于5秒的停顿就可以了。被检测算法忽略。
　　，设计应消除听不见的频率（小于 20 Hz 和大于 20 kHz）。
　　我们将使用这些原理作为使用 GreenPAK SLG47512 设计音频信号检测器的基础。
　　设备实现
　　设计架构
　　该设备的架构如图 2 所示，包含以下模块：
　　1 – 模拟音频信号的量化。这将连续模拟值映射为双精度值。此过程之后需要知道的只是音频信号的频率。
　　2 – 高切滤波器。这会忽略高于 20 kHz 的频率。
　　3 – 低切滤波器。这会忽略低于 25 Hz 的频率。
　　4 – 跨频计数器。根据表1统计一定时间段（测量时间）内信号频率与参考频率（高频、中频、低频）交叉的次数。
　　5 – 音频暂停。这会检测音频暂停并在少于 5 秒的情况下忽略它们。
　　6 – 测量时间。进行计算的给定时间段。
　　7 – DFF。它存储测量期间的音频检测并将其输出到 PIN12 (AudioDetect)。

　　8 – 五分钟无音频信号。这会检测音频信号的五分钟空闲时间，并在 PIN11 (FiveMinutesNoAudioSignal) 上设置高电平。

　　块配置
　　模拟部分

　　音频信号源应连接至 PIN9 (AUDIO_IN-) 和 PIN10 (AUDIO_IN+)。 PIN10 (AUDIO_IN+) 是模拟比较器 (ACMP) 的输入。 PIN9（AUDIO_IN-）是参考电压（500mV）。考虑到音频信号为交流信号，且IC为单电压供电，设计对输入音频信号偏置500mV以避免出现负电压。然后，输入音频信号进入 ACMP0H（图 3）。 ACMP0H 量化音频信号，该信号由设计的其余部分处理。

　　高切滤波器
　　延迟（8 位 CNT7/DLY7 (MF7)）用于滤除高于 20kHz 的频率（图 4）。客户可以通过I2C将计数器数据写入0xA0 <1287:1280>来调整频率的周期。
　　低切滤波器
　　低切滤波器（图 5）由两部分组成：
　　1 – 抗毛刺滤波器。考虑到没有 CNT/DLY 块来过滤随机毛刺这一事实，决定使用查找表（3 位 LUT8）、移位寄存器（SHR 13）和 DFF（ DFF12）。客户可以通过I2C调整随机脉冲将计数器数据写入0x69 <845:842>的时间。

　　2 – 低切滤波器。这是通过频率检测器 (CNT5/DLY5) 实现的，该检测器会截止低于 25Hz 的频率。客户可以通过I2C将频率写入Counter Data的切割周期调整为0x94 <1191:1184>。

　　跨频计数器
　　该块由几个部分组成。
　　部分是 EDGE DET（图 6）。它将双电平音频信号转换为一系列短脉冲，从而保存当前音频信号的频率。

　　下一步是检测音频信号的当前频率与参考频率的交叉点（表 2、图 7）。

　　与参考频率交叉的次数由移位寄存器（SHR7、SHR8、SHR9）进行计数。

　　音频信号标识由 LUT（3 位 LUT3）定义。
　　音频暂停

　　音频暂停模块通过频率检测器实现（图 8、表 4）。使用此块检测音频信号的暂停，如果少于 5 秒则忽略。音频信号被认为是连续的。如果暂停超过 5 秒，设计会将其检测为根本没有音频信号。

　　测量时间

　　该设计对特定时间的参考频率交叉次数进行计数，该次数由计数器控制（图 9、表 5）。如果频率交叉计数器在测量时间内没有检测到音频信号（包括音频暂停），设计会将其识别为无信号。

　　音频信号存在存储
　　音频信号存在存储由 DFF0 执行（图 2）。使用 P DLY（模式为双沿延迟）和 LUT（3 位 LUT13）设置信号。
　　无音频信号

　　如果设计在约 5 分钟内未检测到任何音频信号，则会在 PIN11 (FiveMinutesAudioPause) 上设置高电平。该时间的计数是通过LUT（3位LUT3）和延迟（CNT6/DLY6）进行的。该时间根据表6设置。

　　典型应用电路

　　硬件测试
　　通道 1（黄色，顶部）– PIN#10 (AUDIO_IN+)
　　通道 2（蓝色，底部）– PIN#12 (AudioDetect)

　　示波器的地连接到PIN9（AUDIO_IN-）