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本文研究的课题是基于一个多媒体SoC项目(也就是在后面章节中提到的Nightingale项目),这个SoC芯片主要是面对多媒体应用而设计的。文中将要阐述的同步串行接口模块和I2C接口模块部分是属于这个SoC芯片中非常重要的模块,而数字抽取滤波器部分是Sigma-delta模数转换器的数字部分。与一般的模数转换器不同,Sigma-delta模数转换器可以降低采样频率。本文在对数字信号处理领域的滤波器的分析的基础上,采用了软硬件协同解码的SoC实现方式,针对系统性能的瓶颈采取了相应的优化措施,提出了SSI同步串行接口支持多路语音/音频线路的设计方案,提出了数字抽取滤波器优化结构方案。在这个课题研究和设计过程中的创新主要包含以下几点:1.针对芯片外部具体应用,提出了支持多路语音线路的整体架构设计,以解决芯片外部连接多个语音带宽而带来的瓶颈,并且在这个基础上分析了芯片外部音频编解码器、DSP等的应用方案,提出了三个方案,详细分析了这三个方案的时序波形、性能,并且比较了这三个方案的应用情况和各自的特点,得出一个结论:这三个方案各有所长,分别适合不同的应用情况。2.针对一般传统的模数转换器的采样率的限制,提出了降低采样率的数字抽取滤波器的结构;为了提高数字抽取滤波器的性能,前端的滤波器采用了梳状滤波器,而后面级联的滤波器采用了其他的滤波器来(非梳状滤波器,比如一般的FIR滤波器)补偿禁带抑制比。本文对硬件细节的设计优化进行了研究,给出了数字抽取滤波器的具体实现结构,从仿真的结果可以看出,有很好的性价比,较好的实现了sigma-delta模数转换器的数字部分,现在已经作为音频编解码器接口的主要部分,集成在一块多媒体解码SoC芯片中(Nightingale项目)。本项目的设计过程中使用了先进的EDA工具(包括VCS、DEBUSSY、MATLAB、MODELSIM等)、从系统行为级描述到verilog RTL代码的编写,采用了新的芯片设计技术、以及180纳米的半导体工艺。这个项目芯片已经在2005年4月在TSMC以180纳米的工艺流片成功,工程样片在测试工厂的测试结果表明,本人负责的同步串行接口和I2C接口部分工作正常,完全达到预定的设计要求。