文档介绍：学号成绩
《嵌入式应用系统设计》课程论文
题目基于ARM的音频系统设计
作者汪渝班级 08-3BF
院别信息与通信工程专业电子信息工程
完成时间 2011年12月15日
1 概述
嵌入式系统的技术背景
在许多领域中广泛应用的嵌入式计算系统(简称为嵌入式系统),是在更大的电子器件中嵌入的重复完成特定功能的计算系统,它经常不被器件的使用者所识别,但在各种常用的电子器件中能够找到这些嵌入式系统。例如,消费类电子产品中的手机、寻呼机、数字相机、摄像机、录像机、个人数字助理等,家用电器中的微波炉、洗衣机、烤箱、门禁系统、照明系统等,商用装置中的卡片读入器、扫描仪、打印机等。
数字音频系统的应用
数字音频信号是对模拟信号的一种量化,典型方法是对时间坐标按相等的时间间隔做采样,对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值,每个数值对应相应抽样点的振幅值,按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是ADC(模拟-数字转换)过程。DAC(数字-模拟转换)过程相反,将连续的数字按采样时候的频率顺序转换成对应的电压。
2 系统的硬件设计
音频ADC/DAC通俗一点来讲就是录音(音频ADC)和放音(音频DAC)。放音是数字音频信号转换成模拟音频信号,以推动耳机、功放等模拟音响设备,而录音则是要将麦克风等产生的模拟音频信号转换成数字音频信号,并最终转换成计算机可以处理的通用音频文件格式。
S3C2410的IIS模块
S3C2410的IIS总线简介
IIS总线是近年出现的一种面向多媒体计算机的音频总线,该总线专责于音频设备之间的数据传输,为数字立体声提供一个序列连接至标准编码解码器。S3C2410的IIS总线接口可以用实现对外部8/16位立体声音频数字信号编码解码电路的接口功能。它支持IIS总线数据格式和MSB-justified数据格式。IIS总线接口为FIFO操作提供DMA传输模式,代替中断模式,它可以同时传送或接收数据。
IIS模块特性:
——兼容IIS,MSB-justified格式数据
——每通道8/16位数据
——每通道16,32,48fs(采样频率)串行时钟
——可编程的分频器提供给主设备时钟和编解码时钟
——供给发送和接收用的32字节(2X16)的FIFO
——正常(Normal)传输模式和DMA传输模式
音频芯片UDA1341
UDA1341是飞利浦公司的一款经济型音频CODEC,用于实现模拟音频信号的采集
(音频AD)和数字音频信号的模拟输出(DA),并通过IIS数字音频接口,实现音频信号的数字化处理。 UDA1341的IIS引脚分别连接到S3C2410对应的IIS引脚上,音频输入输出(VIN,VOUT)分别和麦克风扬声器连接:UDA1341的L3接口相当于一个Mixer控制器接口,可以用来控制输入/输出音频信号的音量大小,低音等。L3接口的引脚L3MODE,L3DATA和L3CLOCK分别连接到S3C2410的IICSCL,IICSDA和GPF6引脚上。
3 系统的软件设计
软件整体设计
嵌入式 Linux是一种完全开放且免费的操作系统,其支持多种硬件体系结构,运行稳定,拥有完善的开发工具,为开发人员提供了优良的开发环境。在嵌入式 Linux系统中,设备驱动程序提供了应用程序和实际设备之间的一个软件层(接口),为应用程序屏蔽了硬件细节。本设计中,音频设备驱动程序主要通过对硬件的控制实现音频流的传输,同时向上层提供标准的音频接口。整个音频驱动程序包括设备初始化、打开设备、数字音频处理(DPS)驱动、混频器(MIXER)驱动和释放设备等部分。
WAV 文件格式
WAV声音格式文件是Windows环境下的一种常用音频文件格式,它遵循着一种
称为"资源互换文件格式"(Resources lnterchange File Format)的结构,简称RIFF。RIFF可以看作是一种树状结构,其基本构成单位为chunk,犹如树状结构中的节点,每个chunk由"辨别码"、"数据大小"及"数据"所组成。WAV为WAVEFORM的缩写。"RIFF"格式辨别码为"WAVE"。整个文件由两个chunk所组成:辨别码"fmt"及"data"。在“fmt”的chunk下包含了一个PCMWAVEFORMAT数据结构,在“fmt” chunk之后是原始声音的采样数据,这些数据是可以直接送到IIS总线的数字音频信号。
典型的WAV文件结构:
它包含8字节RIFF头、4字节数据类型“WAVE”、"fmt "chunk(共0x18字节)和"data" chu