s3c2440的IIS应用——放音与录音

IIS（Inter-IC Sound）由飞利浦公司开发，是一种常用的音频设备接口，主要用于CD、MD、MP3等设备。s3c2440一共有5个引脚用于IIS：IISDO、IISDI、IISSCLK、IISLRCK和CDCLK。前两个引脚用于数字音频信号的输出和输入，另外三个引脚都与音频信号的频率有关，可见要用好IIS，就要把信号频率设置正确。IISSCLK为串行时钟，每一个时钟信号传送一位音频信号，因此IISSCLK的频率＝声道数×采样频率×采样位数，如采样频率fs为44.1kHz，采样的位数为16位，声道数2个（左、右两个声道），则IISSCLK的频率＝32fs＝1411.2kHz。IISLRCK为帧时钟，用于切换左、右声道，如IISLRCK为高电平表示正在传输的是左声道数据，为低电平表示正在传输的是右声道数据，因此IISLRCK的频率应该正好等于采样频率。由于IIS只负责数字音频信号的传输，而要真正实现音频信号的放、录，还需要额外的处理芯片（在这里，我们使用的是UDA1341），CDCLK为该芯片提供系统同步时钟，即编解码时钟，主要用于音频的A/D、D/A采样时的采样时钟，一般CDCLK为256fs或384fs。通过以上分析可以发现，采样频率fs对频率的设置至关重要。而fs不是任意设置的，一般基于不同的应用场合和听觉效果，而设置不同的几个固定的值，如8kHz、16kHz、22.05kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz等。为了使系统得到以fs为基数的各类时钟信号，就要重新调整系统时钟。s3c2440用于IIS的时钟源有PCLK和MPLLin，我们这里选择PCLK作为IIS的时钟源。PCLK经过两个预分频器处理后分别得到IISSCLK、IISLRCK和CDCLK（预分频器A得到IISSCLK、IISLRCK，预分频器B得到CDCLK）。寄存器IISPSR是IIS预分频器寄存器，5~9位是预分频器A，0~4位是预分频器B，一般来说，这两个预分频器的值N相等，即只要知道一个，另一个也就知道，而这里我们是通过CDCLK来计算预分频器B的值N的，即CDCLK＝PCLK / （N＋1）。PCLK与FCLK有一定的比例关系，而FCLK又是由输入频率Fin得到。在这里，我们为了简化计算，不改变PCLK与FCLK的比例关系（即维持在启动代码中定义的1:8的关系），那么由Fin而得到CDCLK一共涉及到四个参数：MDIV、PDIV、SDIV和前面公式中的N，涉及到的寄存器有MPLLCON和IISPSR。因此要得到这四个参数值，就需要一点耐心地计算，原则是误差最小，其中需要注意的是，计算的结果（包括中间过程的结果）不要溢出，即不要超过32位。例如Fin为12MHz，我们设置采样频率fs＝44.1kHz，而CDCLK＝384fs＝16.9344MHz，那么经过计算，最终得到N＝3，MDIV＝150，PDIV＝5，SDIV＝0，即IISPSR = （3<<5） | 3;，MPLLCON = （150<<12） | （5<<4） | 0;。s3c2440有关IIS的寄存器除了IISPSR外，还包括IIS控制寄存器IISCON，主要用于控制数据传输的方式、预分频器和IIS接口是否开启；IIS模式寄存器IISMOD，主要用于设置IIS的时钟源、主从方式、接收发送方式、串行接口方式、每个声道串行数据位数和各种频率值；IIS的FIFO接口寄存器IISFCON用于设置和判断数据传输的FIFO状态；而寄存器IISFIFO则用于音频数据的传输。由于s3c2440要实现IIS的录、放音，还需要UDA1341芯片，因此我们再简要介绍一下这个芯片的使用。s3c2440与UDA1341之间除了我们前面介绍过的IIS接口相连接外，还有一个称之为L3总线的连接，用于s3c2440配置UDA1341内部的寄存器。由于s3c2440不具备L3总线接口，因此我们是用三个通用IO口来模拟L3，从而实现L3总线的传输。UDA1341有两种模式：地址模式和数据传输模式。地址模式表示传输的是地址信息，它的高6位永远是000101，低两位表示的是传输的模式，是状态模式、数据0模式还是数据1模式，其中状态模式主要用于配置UDA1341的各类初始状态，数据模式主要用于改善音频输入、输出的效果。下面我们就给出具体的程序，在这里我们使用的是正常模式来实现数据的输入和输出的，即不使用DMA模式。首先是实现s3c2440对某一音频信号数据的输出，即放音。我们事先已知道该音频信号的各类特性，如采样频率、声道数、采样信号的位数等。 …… ……//L3接口#define L3C （1<<4） //GPB4 = L3CLOCK#define L3D （1<<3） //GPB3 = L3DATA#define L3M （1<<2） //GPB2 = L3MODE //纯音频信号数据数组unsigned char music[ ] = {0xB8, 0xFF, 0xBA, 0xFF, 0xBF, 0xFF, 0xC0, 0xFF, 0xD4, 0xFF, 0xD3, 0xFF, 0xF2, 0xFF, 0xED, 0xFF,0x0E, 0x00, 0x05, 0x00, 0x1C, 0x00, 0x0F, 0x00, 0x15, 0x00, 0x06, 0x00, 0xFC, 0xFF, 0xEC, 0xFF, …… ……} //L3总线接口的写函数//输入参数data为要写入的数据//输入参数address，为1表示地址模式，为0表示数据传输模式static void WriteL3（U8 data,U8 address）{ int i,j; if（address == 1） rGPBDAT = rGPBDAT & ~（L3D | L3M | L3C） | L3C; //L3D=L, L3M=L（地址模式）, L3C=H else rGPBDAT = rGPBDAT & ~（L3D | L3M | L3C） | （L3C | L3M）; //L3M=H（数据传输模式） for（i=0;i<10;i++） ; //等待一段时间 //并行数据转串行数据输出，以低位在前、高位在后的顺序 for（i=0;i<8;i++） { if（data & 0x1） // H { rGPBDAT &= ~L3C; //L3C=L rGPBDAT |= L3D; //L3D=H for（j=0;j<5;j++）; //等待一段时间 rGPBDAT |= L3C; //L3C=H rGPBDAT |= L3D; //L3D=H for（j=0;j<5;j++）; //等待一段时间 } else // L { rGPBDAT &= ~L3C; //L3C=L rGPBDAT &= ~L3D; //L3D=L for（j=0;j<5;j++）; //等待一段时间 rGPBDAT |= L3C; //L3C=H rGPBDAT &= ~L3D; //L3D=L for（j=0;j<5;j++）; //等待一段时间 } data >>= 1; } rGPBDAT = rGPBDAT & ~（L3D | L3M | L3C） | （L3C | L3M）; //L3M=H,L3C=H} //放音void playsound（unsigned char *buffer, int length）{ int count,i; char flag; rGPBDAT = rGPBDAT & ~（L3M|L3C|L3D） |（L3M|L3C）; //L3开始传输：L3M=H, L3C=H //配置UDA1341 WriteL3（0x14 + 2,1）; //状态模式（000101xx+10） WriteL3（0x60,0）; //0,1,10, 000,0 : 状态0,复位 WriteL3（0x14 + 2,1）; //状态模式（000101xx+10） WriteL3（0x10,0）; //0,0,01, 000,0 : 状态0, 384fs,IIS,no DC-filtering WriteL3（0x14 + 2,1）; //状态模式（000101xx+10） WriteL3（0xc1,0）; //1,0,0,0, 0,0,01:状态1,//Gain of DAC 6 dB,Gain of ADC 0dB,ADC non-inverting,//DAC non-inverting,Single speed playback,ADC-Off DAC-On //配置s3c2440的IIS寄存器//预分频器为3，所以CDCLK=PCLK/（3+1）=16.928kHzrIISPSR = 3<<5|3; //无效DMA，输入空闲，预分频器有效rIISCON = （0<<5）|（0<<4）|（0<<3）|（1<<2）|（1<<1）; //PCLK为时钟源，输出模式，IIS模式，每个声道16位，CODECLK=384fs，SCLK=32fs rIISMOD = （0<<9）|（0<<8）|（2<<6）|（0<<5）|（0<<4）|（1<<3）|（1<<2）|（1<<0）; rIISFCON = （0<<15）|（1<<13）; //输出FIFO正常模式，输出FIFO使能 flag=1; count=0; //开启IIS rIISCON |= 0x1; while（flag） { if（（rIISCON & （1<<7））==0） //检查输出FIFO是否为空 { //FIFO中的数据为16位，深度为32 //当输出FIFO为空时，一次性向FIFO写入32个16位数据for（i=0;i<32;i++） { rIISFIFO=（buffer[2*i+count]）+（buffer[2*i+1+count]<<8）; } count+=64; if（count>length） flag=0; //音频数据传输完，则退出 } } rIISCON = 0x0; //关闭IIS} void Main（void）{ //配置MPLL //fs=44.1kHz,CODECLK=384fs=16.9344MHz //不改变CLKDIVN，所以PCLK=FCLK/8 //MPLLCON:MDIV=150,PDIV=5,SDIV=0，所以FCLK=541.7143MHz,PCLK=67.714MHz rMPLLCON = （150<<12） | （5<<4） | 0; //配置L3接口总线，GPB2:L3MODE, GPB3:L3DATA, GPB4:L3CLOCKrGPBCON = 0x015550; //输出rGPBUP = 0x7ff; //上拉无效rGPBDAT = 0x1e4; //配置IIS接口rGPEUP = rGPEUP & ~（0x1f） | 0x1f; //上拉无效，GPE[4:0] 1 1111 rGPECON = rGPECON & ~（0x3ff） | 0x2aa; playsound（music,sizeof（music））; while（1） { ;} }