UDAl341TS在觸摸式語(yǔ)音電子菜單系統(tǒng)中的應(yīng)用
近幾年，語(yǔ)音系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于嵌入式數(shù)字音頻產(chǎn)品，在MP3、手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，人們對(duì)于這些個(gè)人終端的要求早已不限于單純通話和簡(jiǎn)單的文字處理，高質(zhì)量的音效是當(dāng)前發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著嵌入式系統(tǒng)性能的提高，在ARM嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)各種音樂(lè)格式的解碼和播放已有可能。在語(yǔ)音功能需求的驅(qū)動(dòng)下，越來(lái)越多的廠商紛紛推出了具有各種功能和標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音處理接口協(xié)議。IIS(Integrate Interface of Sound)總線是Philips公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議。它是一種面向多媒體的音頻總線，專用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)字立體聲提供序列的連接至標(biāo)準(zhǔn)編解碼器。IIS總線處理聲音數(shù)據(jù)。其他信號(hào)(如控制信號(hào))必須單獨(dú)傳輸。IIS總線一般具有4根信號(hào)線，包括串行數(shù)據(jù)輸入(IISDI)、串行數(shù)據(jù)輸出(IISD0)、左／右聲道選擇(IISLRCK)和串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘(IISCLK)，產(chǎn)生IISL2RCK和IISCLK的是主設(shè)備。
整個(gè)音頻系統(tǒng)的硬件部分主要是CPU和CODEC的連接與實(shí)現(xiàn)。Philips公司生產(chǎn)了一種支持IIS總線數(shù)據(jù)格式的音頻編解碼芯片UDAl341TS，采用位元流轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，完成聲音信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，具有可編程增益放大器和數(shù)字自動(dòng)增益控制器，由于其功能強(qiáng)大、低功耗、低電壓及具有DSP語(yǔ)音功能等特征，目前已廣泛應(yīng)用于各種嵌入式語(yǔ)音系統(tǒng)中。同時(shí)作者有關(guān)于觸摸式語(yǔ)音菜單系統(tǒng)的實(shí)用新型專利授權(quán)正在審核當(dāng)中。本文首先簡(jiǎn)單介紹了S3C2410X中的IIS總線接口，并在此基礎(chǔ)上介紹了UDAl341TS語(yǔ)音芯片在觸摸式語(yǔ)音電子菜單系統(tǒng)中的軟硬件接口實(shí)現(xiàn)方法。
1 S3C2410X中的IIS總線接口
S3C2410X提供的IIS總線接口可以作為一個(gè)編碼解碼接口與外部8／16位的立體聲音解頻碼IC相連從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)微唱片和便攜式應(yīng)用。它支持IIS和MSBjustifled數(shù)據(jù)格式。IIS總線接口為FIFO隊(duì)列的訪問(wèn)提供DMA傳輸模式來(lái)取代中斷，它可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，也可以只發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
1．1 IIS總線特征
(1)1通道基于DMA的IIS總線用于音頻接口；
(2)每通道串行數(shù)據(jù)傳輸8／16位；
(3)128 B FIFO用于發(fā)送／接收；
(4)支持IIS格式和MSB驗(yàn)證數(shù)據(jù)格式。
1．2 數(shù)據(jù)傳輸模式
ARM芯片內(nèi)置的IIS總線接口可以讀取IIS總線上的數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以為FIFO數(shù)據(jù)提供DMA傳輸，從而做到同時(shí)傳輸和接收數(shù)據(jù)。
S3C2410X的IIS接口有3種數(shù)據(jù)傳輸方式：
(1)正常傳輸模式：正常傳輸模式基于FIFO寄存器，該模式CPU通過(guò)輪詢方式訪問(wèn)FIFO寄存器，通過(guò)IISCON寄存器的第7位控制FIFO。如果FIFO已滿，IISCON的第7位被設(shè)置為“O”，表示不能繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；反之FIFO的第7位被設(shè)置為“1”，表示可以繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。
(2)DMA模式：這種模式是一種外部設(shè)備控制方式，通過(guò)設(shè)置IISFCON寄存器可以使IIS接口工作在該模式下。它使用竊取總線控制權(quán)的方式使外部設(shè)備和RAM交換數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)的吞吐能力。在S3C2410X芯片中有4個(gè)通道的DMA控制器用于控制各種外部設(shè)備，其中IIS與其他串行外設(shè)共用2個(gè)橋聯(lián)DMA(BDMA)類型的通道。
(3)傳輸／接收模式：在這種模式下，IIS數(shù)據(jù)通過(guò)雙通道DMA同時(shí)接收和發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。
1．3 信號(hào)線
信號(hào)線共5根：
(1)串行數(shù)據(jù)輸入(IISDI)；
(2)串行數(shù)據(jù)輸出(IISDO)；
(3)左／右聲道選擇(IISLRCK)；
(4)串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘(IISCLK)；
(5)音頻系統(tǒng)主時(shí)鐘CODECLK。
2 支持IIS的語(yǔ)音控制芯片UDAl341TS的介紹
UDAl341TS是Philips公司的一款經(jīng)濟(jì)型音頻CODEC，用于實(shí)現(xiàn)模擬音頻信號(hào)的采集(音頻AD)和數(shù)字音頻信號(hào)的模擬輸出(DA)，并通過(guò)IIS數(shù)字音頻接口，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的數(shù)字化處理。具有3 V的低電壓、低功耗、高保真，寬動(dòng)態(tài)范圍和低失真的高品質(zhì)特性，大量應(yīng)用于家庭袖珍多媒體立體聲音響設(shè)備，筆記本電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)及計(jì)算機(jī)音頻信號(hào)處理設(shè)備中。其引腳圖如圖1所示，其引腳功能如表1所示。
2．1 UDAl341TS的主要特性
UDAl341TS主要特性如下：
(1)低功耗；
(2)3．0 V的電源電壓；
(3)256，384，512倍采樣頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘；
(4)包含AGC的全部繼承的模擬前端；
(5)ADC增加了集成的模擬前端；
(6)ADC支持2 V(RMS值)輸入信號(hào)；
(7)具有為簡(jiǎn)單電壓過(guò)載的檢測(cè)器；
(8)獨(dú)立的電源控制ADC和DAC；
(9)DAC不必須有后端濾波器；
(10)可通過(guò)L3總線管理其功能。
2．2 工作模式
雙通道立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器有4種工作模式：
(1)ADCl輸入通道1工作方式(為線路輸入)，輸入通道2關(guān)閉；
(2)ADC2輸入通道2工作方式(麥克風(fēng)輸入)，輸入通道1關(guān)閉，具有PGA和AGC控制特性；
(3)ADCl+ADC2混合工作方式，具有PGA和AGC控制特性；
(4)ADC1-ADC2混合工作方式。
2．3 L3控制特性
由微處理器與UDAl341TS芯片L3接口，完成下列控制功能：電源控制；芯片復(fù)位；數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換的增益開(kāi)關(guān)；數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換的極性控制；倍速錄音控制；音量、高低音、靜音控制；麥克風(fēng)靈敏度控制；可編程增益放大器控制，數(shù)字AGC自動(dòng)增益控制。
由UDAl341TS的通道2組成可編程增益放大前置雙通道立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換控制電路，可編程的增益放大器(PGA)，PGA通過(guò)L3接口進(jìn)行設(shè)置，增益可設(shè)置為：-3 dB，0 dB，3 dB，9 dB，15 dB，21 dB或27 dB，通道2還具有數(shù)字自動(dòng)增益控制AGC特性，數(shù)字式自動(dòng)增益控制(AGC)范圍為60．5 dB，控制步長(zhǎng)為0．5 dB。輸入通道1有0或6 dB放大增益選擇，通過(guò)L3接口進(jìn)行控制，用這種方法輸入信號(hào)可達(dá)到1 V或2 V。
3 UDAl341TS在基于S3C2410X的觸摸式語(yǔ)音菜單
系統(tǒng)中的應(yīng)用
3．1 硬件連接方案
語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)芯片UDAl341TS和微控制器S3C2410X的連接如圖2所示。
S3C2410X的IIS總線信號(hào)與UDAl341TS的IIS信號(hào)直接相連。L3接口的引腳L3CLOCK，L3MODE和L3DATA分別連接到S3C2410X的GPBl，GPB2和GPB3通用數(shù)據(jù)輸出引腳。UDAl341TS對(duì)外提供兩組音頻信號(hào)輸入接口，每組包括左右2個(gè)聲道。
由于IIS總線只處理音頻數(shù)據(jù)，因此UDAl341TS還內(nèi)置了用于傳輸控制信號(hào)的L3總線接口。L3接口相當(dāng)于混音器控制接口，可以控制輸入／輸出音頻信號(hào)的低音及音量大小等。L3接口接在S3C2410X的3個(gè)通用GPIO輸入／輸出引腳上，利用這3個(gè)I／O口模擬L3總線的全部時(shí)序和協(xié)議。這里一定要注意L3總線的時(shí)鐘不是連續(xù)時(shí)鐘，它只在數(shù)據(jù)線上有數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)出8個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)，其他情況下時(shí)鐘線始終保持高電平。
3．2 軟件設(shè)計(jì)方案
該數(shù)字語(yǔ)音模塊IIS經(jīng)過(guò)正確的配置可以實(shí)現(xiàn)錄音、放音及循環(huán)放音等功能。因?yàn)橐纛l數(shù)據(jù)傳輸較簡(jiǎn)單，本文主要介紹軟件設(shè)計(jì)的流程圖，流程圖如圖3所示。
4 結(jié)語(yǔ)
介紹了UDAl341TS在基于Samsung公司S3C2410X型微處理器的觸摸式語(yǔ)音電子菜單系統(tǒng)中的應(yīng)用。該系統(tǒng)已經(jīng)在基于S3C2410X的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上得到了實(shí)現(xiàn)，可以順利進(jìn)行音頻的采集和播放，并取得了良好的效果。
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