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ARM9实训 音频接口IIS实训 数字音频基础 在模拟记录中 是对磁带进行连续的调制或在唱片上连续地开槽 而数字记录则必须用离散的数字 为了产生这些数字 数字系统采用时间取样和幅度量化 把有连续的幅度值的模拟小型编码成在离散的时间点上的幅度度 这些过程简称为采样 量化和编码 采样定理 在进行模拟 数字信号的转换过程中 当采样频率fs max大于信号中最高频率fmax的2倍时 fs max 2fmax 采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息 一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5 10倍 采样定理又称奈奎斯特定理 每次采样都会记录下原始声波在某一时刻的状态 该状态即样本 每秒采样的数量为采样频率 采样频率越高 所能描述的声波频率就越高 系统对每个样本均会分配一定的存储位来表示声波的振幅状态 这就是采样精度 采样频率和精度共同决定声音还原的质量 量化 如果采样是对时间的计量 那么量化就是对样值的计量 音频系统中 是对采样的音频信号数值的计量 采样的量化分别决定了系统的带宽和分辨率 量化后 模拟的波形表示一系列脉冲 用脉冲代表的数字表示采样时刻波形的模拟值 在量化过程中会引入误差 该误差类似于模拟音频系统中的噪声 称为量化噪声 音频编码 对数字音频信号进行编码调制的技术有很多 调制技术是为了传输和存储数字信号而将信息进行转换的方法 收音机中常用幅度调制AM和频率调制FM两种方法 脉冲调制技术在传送过程中用不同的方法来表示传送的采样信息 通过脉冲的宽度即脉宽调制PWM或脉冲出现的不同时刻即脉冲位置PPM来表示信号幅度 在这两种情况理 数字信号都以编码的方式表示原始信号的幅度 并以恒定的脉冲电压来传送 信号的幅度可直接用脉冲的幅度大小来表示 即脉冲幅度调制PAM 虽然以上调制技术常用来进行原始信号到数字信号转换 但它们并不适合用来传输和记录数字信号 因为它们在差错率和带芝利用方面效果不理想 音频编码 脉冲编码调制PCM是应用最广泛的调制方法 PCM通过用脉冲编码来代表采样后的模拟信号的幅度 即用二进制数表示采样后的信号幅度 音频接口 IIS接口 IntegrateInterfaceofSound 即集成音频接口 在上世纪80年代首先被飞利浦用于消费音频 并在一个称为LRCLK Left RightCLOCK 的信号机制中经过多路转换 将两路音频信号变成单一的数据队列 当LRCLK为高时 左声道数据被传输 LRCLK为低时 右声道数据被传输 与PCM相比 IIS更适合于立体声系统 对于多通道系统 在同样的BCLK和LRCLK条件下 并行执行几个数据队列也是可能的 由于IIS PCM和类似的音频接口不能提供寄存器入口 因此需要独立的控制接口 IIS总线结构 IIS总线一般具有4根信号线 包括串行数据输入 IISDI 串行数据输出 IISD0 左 右声道选择 IISLRCK 和串行数据时钟 IISCLK 产生IISLRCK和IISCLK的是主设备 IIS接口电路 处理器中与IIS相关的信号线说明 串行数据输入IISDI 对应IIS总线接口中SD信号 方向输入 串行数据输出IISDO 对应IIS总线接口中SD信号 方向输出 左右通道选择IISLRCK 对应IIS总线接口中WS信号 即采样时钟 串行位时钟IISCLK 对应IIS总线接口中SCK信号 音频系统主时钟CODECLK 一般位采样频率的256或384倍 CODECLK通过处理器注视中分频获得 可以通过在程序中设定分频寄存器获取 分频因子可以设为1 16 与IIS相关的寄存器 IISCON控制寄存器IISMOD模式寄存器IISPSR分频寄存器 IISCON控制寄存器设置 IISMOD模式寄存器设置 IISPSR分频寄存器设置 IIS音频驱动实现 音频驱动的3种模式接口相同 都是流驱动 透过流接口与上层的waveapi dll交互 1 MDD PDD模式是最早的模式 也是其他驱动常见的分层模式 仅支持一个设备 一个设置仅支持一个流 对循环的支持不大可靠 对流的支持较弱 2 Wavedev2模式 只能同时允许一个应用在播放 是一个单体 不分层 的驱动模式 3 UAM模式 即统一音频模式 UnifiedAudioModel DMA控制及驱动 DMA 直接内存存取 不需要CPU干扰也不消耗CPU资源 可以把音频数据自动地从系统总线搬到IIS总线上 如果音频平均按采样频率44 1kHz 16位字长 左右2声道计算 码流为1 411Mbps 通常在1 3Mbps 所以采用DMA传输十分必要 时钟配置 definerGPBC