USB音频是绝大多数设备中遍及运用的接口，除非是最陈旧的个人电脑硬件和操作体系。以其鲁棒性衔接和数据传输速率，人们或许会以为，在这种接口上传输高质量的音频是很简略的。可是，今日成功的依据USB的音频产品无不是做了许多的芯片和体系方面的作业，需求处理时钟康复等扎手难题。
问题的实质是，最终的输出设备传送音频到扬声器，耳机或线路输出插座，这需求一个“主时钟”来调整音频转化速度。这个主时钟需求有两个独立的特点：1）它一定是音频采样率的整数倍，这要十分准确（这样当时序错误时，你就不需求放弃或仿制音频样本）；2）它的颤动（或许能够说是相位噪声）有必要足够低，这样数模转化进程就不会遭到影响。这儿的应战是咱们要一起满意这两个要求。
困难的一部分来自于这样一个现实：经过USB线的数据流的接纳端不知道切当的采样率。现实上，它只能揣度理论采样率。更重要的是，这些来自USB线的数据并没有任何方法的时钟。这比照其他大多数串行接口来说是显着的缺乏，其它串行接口或许有一个发送时钟，或许是构建数据，这样当运转时，总能够从衔接上找到一个时钟。
能从USB接口得到的仅有的时钟信息便是，每毫秒特定类型的数据包会发出开始桢，这一个事情能够由接纳硬件检测到。依据已知办法，从传输端的体系时钟能够推导出这一毫秒值，原音频采样速率也是相同的（咱们后面会简要地评论一个破例）。
一个简略的处理办法或许是，咱们能够把1 kHz时钟放到一个依据PLL的乘法器，依据需求来倍频，以树立音频主时钟，一切的子时钟都依据此。可是，在处理CD音频的体系里，采样频率是44.1kHz，典型的传统音频数模转化器需求的主时钟是256倍，或许11.2896MHz。现实是，在一个单PLL大将输入频率倍频这么大倍数功用必定不会很好。这正击中了乘法器的要害：环路带宽，参阅鼓励回绝，和压控振荡器的颤动。更重要的是，在这个事例里，咱们需求用不是整数的数来乘1kHz，要完结这个使命就更难了。
层叠式两种适当杂乱的乘法器环路会导致要作业在有相位噪声和伪回绝的情况下。可是，这种办法往往会导致电源耗费很大，这需求高端芯片，还要奇妙的模仿规划。或许这样，甘愿相应变慢来改动时钟频率需求。USB音频链接的名义采样率或许在线路之间敏捷改动，要等候将近一秒来安稳，会导致功用不可靠。这种方法开始运用在固定频率的演播室的数字音频衔接，在那里本钱和尺度都不重要。
在曩昔的几年里，有各种不同的创立需求的音频主时钟方法，不再需求受PLL倍频问题的困扰，他们现已集成到了许多专用的芯片组，例如USB音箱、耳机、外部声卡。这些器材做他们所需求的，而不需求在“假如又怎样”才能上花费额定的芯片面积或引脚数。这当然能够使本钱下降，这样每个人都很快乐。
可是，假如你的下一代USB接口需求不能在特别功用芯片上得到满意，你该怎么做？移动设备（如媒体播放器和最新的写字板）都是树立在新平台上的并运转新操作体系的，这就需求越来越规范的USB规范来作为广泛的附件和新增功用的有线衔接挑选。这些体系中有一些现已整合了USB音频芯片，但不能满意需求，这给器材供给根底功用造成了“冲击”。USB音频便是这些小的移动设备要求的越来越多地的功用之一。
从一个移动设备上以数字方法提取音频有几大优点。模仿音频接口不再遭到体系声响质量要素的约束。这使得音频体系或播放器配件制造商能够经过他们自己的电路规划使声响功用到达更高的水平。相同重要的是，数字音频链接改进了到TDMA接口的阻抗（丛移动设备蜂窝调制解调器耦合到体系中音频回放部分模仿电路的阻抗）。
商场上有许多集成USB外设的微控制器，但没有一个规划了具有必要的时钟生成和康复电路，而这些是用来传输高质量音频数据的（这是当时的需求）。有时这个问题是能够处理的，能够运用外部“时钟重启”芯片或更杂乱的音频转化器（集成了PLL或采样率转化器），这样来补偿主时钟精度和质量的距离。可是，这使体系回到这些问题的困扰：费用高，高功耗，元件数目多，或许一切这些都有。此外，音频的“降频技能”使得很长的内存缓冲区不能在任何一个体系里运用，视频图画（乃至是幻灯片）须要为音频调整时刻。
USB时钟康复
最近这个问题的处理办法现已大大简化了，这是经过运用很有用的混合信号器材处理的，它在一颗器材里集成了单片机，可编程数字逻辑、可装备模仿电路。一个典型的比如便是赛普拉斯新的PSoC3系列（可编程片上体系）。
当体系“时钟冲击”发生时，依据微处理器的可编程规划能够很快就会习惯，因为新代码和新电路板能够很快跟着改变，这远比更新芯片块多了。可是，有时候有的运用需求专用的外设或处理器支撑，或许现在还没有集成这些微处理器。开始处理这个新问题的计划就终结了，因为仅仅部分组合微处理器和FPGA，PLD或许专用的固定功用芯片（常常仅仅运用一半）来完成一些专用且必需的功用。成果线路板变大了和BOM便多了，这或许危及这个新商场。
高度可编程片上体系架构供给了一个可供挑选的途径。运用这样的器材，只需花费很少的芯片规划尽力——往往没有一个详细运用的明晰画面场景——就能够在数字和模仿两方面都创立一个更可装备的，更灵敏的结构。数字的灵敏性来自于包含的模块（通用数字模块，或UDB），能够独立于主处理器核完成杂乱的组合和有序的逻辑功用。还包含了专用协处理器能够用于频频发生的通用信号处理的使命，例如滤波功用。在模仿方面，因为具有丰厚的开关网络和片上资源，能够进步常用的运算放大器和比较器功用，能够供给一系列模仿模块，没有做不到，只要想不到。灵敏的多域时钟树更使得其无所不能。
这些通用性器材不能总是契合专用单一功用器材所要求的本钱。可是，一旦需求做一些不同的功用，比起那些没有灵敏性的凑集的计划来说，可编程器材通常会供给最具竞争力的BOM本钱。产品快速规划-乃至是从头规划 –这都能够确保，在曩昔的几年里，可编程片上体系现已对电子产品规划做出了重要的奉献。
