基于ARM的音频播放器设计毕业论文.doc

基于ARM的音频播放器设计毕业论文一、概述音频播放一直是人们所钟爱的，琳琅满目的各种个样的MP3播放器随处可见，但其相应的驱动能力有限。本设计是采用S3C44B0X处理器的IIS音频接口和音频编码解码芯片UDA1341TS，并用DMA方式高效地来实现录音和播放声音时的数据传输。二、音频播放器硬件设计2.1 硬件体系结构设计 UDA1314TS和S3C44B0X通过IIS总线传输音频数据，控制数据通过UDA1314的L3接口传输，但S3C44B0X没有提供标准的L3接口，可以通过3个GPIO引脚模拟L3接口时序，实现与UDA1314TS的L3接口相联。UDA1314TS芯片集成了数字化音频和混频器功能，可以播放器数字化声音和录制声音（常把此类芯片称为CODEC编码译码器设备），它可以外接麦克风和扬声器。 由于音频数据传输量大，数据传输通常采用BDMA方式。放音系统的过程是：音频数据首先传输到内部缓冲区，然后BDMA控制器将缓冲区的数据通过IIS总线传输给音频芯片。音频芯片经过解码及D/A转换给扬声器。 三星公司的BDMA控制器没有内置的存储区域，在驱动程序中必须2.2.1 IIS总线简介S3C44B0X IIS(Intel IC Sound，内置集成电路音频总线)接口能用来连接一个外部8/16位立体声音CODEC。IIS总线接口对FIFO存取提供DMA传输模式代替中断模式，它可以同时发送数据和接收数据，也可以只发送数据。1. 特征（1） 支持IIS格式与MSB_justified格式，每个通道支持16fs，32fs和48fs的穿行位时钟频率。（2） 每个通道可以支持8位或者16数据格式。（3） 256fs和384fs主时钟（4） 时钟和外部CODEC时钟的可编程的频率分频器。（5） 32字节的发送和接收FIFO（6） 支持正常传输模式和DMA传输模式。2. IIS总线结构IIS主时钟发生器16字节接收FIFO16字节发送FIFO 16位移位寄存器总线接口FIFO控制（BRFC）IISCLKIISLRC发生器和声 道控制器（CHNC）ADDR IISDIDATAIISDOONTLBRFC包括总线接口、内部寄存器、状态机、控制总线接口和FIFO访问；3位的双向分频器包括一个作为IIS总线的主设备时钟发生器，另一个作为外部时钟编码器的时钟发生器；16字节发送和接收FIFO完成发送数据写入发送FIFO，接收数据从接收FIFO中读出功能；主设备串行比特时钟发生器（主设备模块）将从主设备时钟中分频得到串行比特数时钟；声道发生器和状态器生成和控制IISCLK和IISLRCK，并且控制数据的接收和发送；16位移位寄存器在发送数据时将数据由并变串，接收数据时将数据由串变并。3. 系统的IIS总线的连接方式音频编解码器IIS控制器 IISCLK(串行位时钟)IISLRCK(左右声道选择)IISDO(串行数据输出)IIS串行数据输入CODECLKIIS总线上最多只能有一个主控设备，由它产生所有的时钟信号。数据总是在时钟的触发下从发送端流向接收端。4. 数据传输方式的选择 IIS总线有三种传输方式，即：正常传输模式、DMA传输方式以及发送和接收同时模式。音频数据的发送和接收都通过了一个FIFO队列，但是只靠FIFO来保证声音的连续播放是困难的，有时根本不可能保证数据的连续播放，所以必须采取传输效率更高的DMA传输方式进行数据的传输，保证音频数据传输的高效性，保证音频播放的连续性。 播放音频数据时，系统一次设置完成DMA控制器的源数据地址（内存中的数据），目的地址（音频FIFO）和数据长度等信息，DMA控制器就会自动发送缓冲区中的数据自动到FIFO中，直到发送完成设定的数据长度才向系统中申请中断，这样即可实现音频数据的连续播放。5. 声音串口数据格式的设计本系统采用IIS总线格式。IIS总线格式，IIS有4条线，即串行数据输入（IISDI），串行数据输入（IISDO），左右声道选择（IISLRCK）和串行位时钟（IISCLK）；产生IISLRCK和IISCLK信号的为主设备。 串行数据以2的补码发送，并且首先发送高位数据。发送器总是在IISLRCK变化的下一个时钟周期发送下一个字的高位。发送器的串行数据发送可以在时钟信号的上升沿或下降沿被同步。可是串行数据必须在串行时钟信号的上沿锁存进接收器，所以当用发送数据用上升沿来同步有一些限制。 LR通道选择线指示当前正发送的通道。IISLRCK既可以在串行时钟的上升沿变化，也可以在时钟的下降沿变化，但不需要同步，在从模式的这个信号在串行时钟的上升沿被锁存。IISLRCK在高位发送之前变化一个时钟周期，这允许从发送方可以同步发送串行数据，更进一步，他允许接收放存储先前的字和清楚输入来接收下一个字。6. 采样频率和主时钟设计IIS包含了左右两个声道的数据，IISLRCK的频率就是两个声道的采样频率（fs）。音频系统主时钟CODECLK一般为采样频率的256fs或者384fs倍，其中fs为采样频率。CODECLK通过处理器主时钟分频得到，可以通过程序设定分频寄存器获得。分频因子可以为1-16。CODECLK与采样频率的对应关系如下表。应用中需要正确的选择IISLRCK和CODECLK。串行时钟频率IISCLK可以为采样频率的16倍、32倍、48倍。对于16位的数据，IISCLK至少要有32倍的采样频率，而通常要求提供给编码芯片的系统时钟为256fs或者384fs，这里3个时钟要求同步。例如。声音的采样频率为44.1khz，则必须提供大概为256*44.1khz=11.290mhz或者384*44.1khz16.936mhz的CODECLK时钟。时钟越准确，声音的失真就越小。Iis接口的所有时钟信号都是由主控芯片产生的，与编解码器无关。另外，处理器时钟可以通过配置锁相环寄存器进行调整。结合CODECLK的分频寄存器设置，可以获得所需要的CODECLK。7. IIS操作启动IIS操作需执行一下过程（1） 允许IISFCON寄存器的FIFO（2） 允许IISFCON寄存器的DMA请求（3） 允许IISFCON寄存器的启动结束IIS操作（1） 不允许IISFCON寄存器的FIFO，如果还想发送FIFO的剩余数据，则跳过这一步。（2） 步允许IISFCON寄存器的DMA请求。（3） 步允许IISFCON寄存器的启动。IIS总线接口寄存器1、控制寄存器IISCON 位描述 初始化状态左右通道索引（只读） 80=左通道 1=右通道1发送 FIFO 准备好 标志（只读）70=没有准备好 1=准备好（非空）0接收 FIFO 准备好 标志（只读）60=没有准备好（未满）1=准备好(满)0发送 DMA 服务请求使能50=请求未使能1=请求使能0接收DMA 服务请求使能40=请求未使能1=请求使能0发送通道空闲命令3空闲状态IISLRCK 未激活的（暂停Rx）。这个位仅在作为 IIS主机时有效0=IISLRCK产生1=IISLRCK不产生0发送通道空闲命令2在空闲状态下 IISLRCK 是未激活的（暂停Rx）。这个位仅在作为 IIS主机时有效 0=IISLRCK产生； 1=IISLRCK不产生。0IIS预分频使能10=预分频禁止 1=预分频使能0IIS接口使能（启动）00=IIS 禁止（停止） 1=IIS 使能（启动）02.IIS模式寄存器IISMOD位描述初始状态IIS主从模式选择80：主模式1：从模式0发送/接收模式选择7:600：步传输 01：接收模式10：发送模式 11：发送接收模式 00左右声道激活电平选择50=左声道低电平（右声道高电平） 1=左声道高电平（右声道低电平）0串行接口格式40=IIS 兼容格式1=MSB-Justified 格式0串行数据位每通道30：8位 1：16位0主时钟（CODECLK）频率选择20=256fs1= 384fs0串行时钟频率选择1:000=16fs 01=32fs003 IIS预定标寄存器IISPSR位描述初始状态预定标器A7:4定标因子0x0预定标器B3:0定标因子0x0定标因子与分频因子的对应关系IISPSR3:0/7:4除数值IISPSR3:0/7:4除数值0000b 2 1000b 10001b 4 1001b 0010b61010b30011b81011b0100b101100b50101b121101b0110b141110b70111b161111b4.IIS FIFO 控制寄存器IISFCON位描述初始化状态发送 FIFO操作模式110：普通操作模式1：DMA操作模式0接收FIFO 操作模式选择100=普通操作模式 1=DMA操作模式0发送 FIFO使能90=FIFO1=禁止0接收FIFO使能80=F