隨著 Internet技術(shù)和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，語(yǔ)音通信技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也越來(lái)越受到重視[1]。如今的嵌人式設(shè)備日益復(fù)雜化，功能比以前更加豐富，性能也越來(lái)越高。在多種嵌人式終端產(chǎn)品中，音頻處理功能已成為不可缺少的重要組成部分，高質(zhì)量的音效是當(dāng)前發(fā)展的重要趨勢(shì)。

　　本文利用 ATMEL公司 的 AT91RM9200型微處理器 和 Philips公司的 UDA1341型立體聲音頻編解碼器設(shè)計(jì)了一種嵌入式音頻系統(tǒng)。該嵌入式音頻系統(tǒng)硬件部分采用基于IIS總線的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，其主要硬件電路后文作了詳細(xì)的介紹。軟件上，筆者以嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為平臺(tái)，重點(diǎn)介紹該音頻系統(tǒng)在此平臺(tái)下的驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)。

　　2 AT91RM9200處理器簡(jiǎn)介

　　AT91RM9200是 ATMEL公司針對(duì)系統(tǒng)控制以及通信領(lǐng)域推出的基于ARM920T內(nèi)核的新型微處理器[2]，在高性能和低功耗特性方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，而且具有很高的主頻，最高可達(dá)到180 MHz。該處理器具有獨(dú)立的16K指令和16K數(shù)據(jù)cache，全功能的MMU虛擬內(nèi)存管理單元，以及內(nèi)部的16KB SRAM和128KB ROM，EBI接口控制器。片上集成了豐富的外圍接口，包括網(wǎng)絡(luò)MAC、USB控制器、SDRAM 控制器、CF接口、NAND flash接口、IIC接口、JTAG調(diào)試器以及支持 256 MB的地址空間。而且處理器還提供自舉模式，供用戶寫(xiě)入引導(dǎo)代碼，方便 Linux等操作系統(tǒng)的移植。

　　3 UDA1341TS音頻芯片及IIS總線簡(jiǎn)介

　　Philips公司的 UDA1341TS是一塊功能強(qiáng)大的專用語(yǔ)音處理芯片[3]。該芯片集語(yǔ)音放大、濾波、采樣、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等功能于一體，并且能進(jìn)行數(shù)字語(yǔ)音處理。本設(shè)計(jì)使用的AT91RM9200處理器具有一個(gè)IIS音頻接口，此接口采用 DMA方式傳輸數(shù)據(jù)。在該方式下，由DMA控制器取代CPU，獲得總線控制權(quán)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)或者內(nèi)存之間的不同區(qū)域之間大量數(shù)據(jù)的快速傳輸。用DMA接口傳輸數(shù)據(jù)，不僅可以降低CPU負(fù)擔(dān)，還可以節(jié)省系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)間，降低編程難度。而 UDA1341TS支持IIS總線格式，并且具有數(shù)字語(yǔ)音處理特性，由此決定了UDA1341TS與AT91RM9200處理器的電路連接比較簡(jiǎn)單，并且能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的 A/D和 D/A等預(yù)處理，而不需要再額外增加專門的A/D和 D/A器件。

　　需要說(shuō)明的是，數(shù)字音頻系統(tǒng)需要多種多樣的集成電路，因此，為這些電路提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議非常重要。IIS總線是由SONY和PHILIPS公司等電子巨頭共同提出的數(shù)字音頻總線協(xié)議，全稱是內(nèi)部集成電路聲音總線 (Inter IC Sound Bus)，它是一種串行的數(shù)字音頻總線協(xié)議，該總線專門用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)字立體聲提供一個(gè)序列連接至標(biāo)準(zhǔn)編解碼器[4]，目前很多音頻芯片和處理器都提供了對(duì)IIS總線的支持。筆者根據(jù)IIS總線的原理，結(jié)合AT91RM9200處理器和數(shù)字音頻輸入/輸出接口芯片 UDA1341TS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的嵌入式音頻系統(tǒng)可以運(yùn)用到很多類似的音頻系統(tǒng)中。

　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

　　由于IIS總線只處理音頻數(shù)據(jù)，而其他的信號(hào)如編碼、控制等信號(hào)單獨(dú)傳送。為了使必需的引腳數(shù)最小并且保持連線簡(jiǎn)單，IIS總線由3條信號(hào)線組成：時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)通道線、字段選擇線和時(shí)鐘信號(hào)線。本系統(tǒng)由系統(tǒng)主控制器提供時(shí)鐘信號(hào)，控制數(shù)字音頻數(shù)據(jù)在各個(gè)IC之間的流向。此時(shí)，發(fā)送器在外部時(shí)鐘信號(hào)的控制下產(chǎn)生數(shù)據(jù)，處于從模式。

　　本設(shè)計(jì)硬件連接圖比較簡(jiǎn)單，如圖1所示。圖中的處理器采用了AT91RM9200處理器，其內(nèi)置IIS音頻總線，內(nèi)置的IIS接口能讀取IIS總線上的數(shù)據(jù)，并由UDA1341TS芯片外擴(kuò)，通過(guò)總線和系統(tǒng)連接，需要處理器提供系統(tǒng)時(shí)鐘和3根控制線。

　　圖1 硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

　　AT91RM9200的IIS控制器由5個(gè)引腳與外部的音頻編解碼器相連。這些引腳分別是：系統(tǒng)時(shí)鐘;位速率時(shí)鐘(可使用內(nèi)部或外部時(shí)鐘源);字段選擇;串行聲音輸入;串行聲音輸出。本設(shè)計(jì)中，UDA1341TS使用的是L3接口 ，該接口用來(lái)控制音頻信號(hào)的音量大小以及低音等。L3接口有3個(gè)信號(hào)：L3MODE，L3CLK，L3DATA，將字節(jié)寫(xiě)入 L3總線寄存器。IIS總線控制器通過(guò)軟件控制AT91RM9200的通用I/O引腳(筆者選用的是PA0、PA1、PA2三個(gè)通用I/O口)來(lái)支持L3接口。下圖是本嵌入式音頻系統(tǒng)的硬件電路連接圖，見(jiàn)圖2