基于IIS總線的嵌入式音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘　要：介紹了基于IIS總線的嵌入式音頻設(shè)備的硬件體系結(jié)構(gòu)及其Linux驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。在音頻驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)中綜合使用了DMA、分段多緩存區(qū)和內(nèi)存映射技術(shù)以提高系統(tǒng)性能，滿足音頻實(shí)時(shí)性的要求。
 
關(guān)鍵詞：音頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 IIS總線 嵌入式Linux DMA 內(nèi)存映射

嵌入式音頻系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于GPS自動(dòng)導(dǎo)航、PDA、3G手機(jī)等嵌入式領(lǐng)域，但目前國內(nèi)在這方面的研究較少。

音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩方面，在硬件上使用了基于IIS總線的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。IIS(Inter-IC Sound bus)又稱I2S，是菲利浦公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議[1]。目前很多音頻芯片和MCU都提供了對IIS的支持。

在軟件上，作為一個(gè)功能復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，需要有嵌入式操作系統(tǒng)支撐。Linux是一個(gè)源代碼開放的類UNIX系統(tǒng)，由于其具有內(nèi)核可裁剪性，且提供對包括ARM、PPC在內(nèi)的多種嵌入式處理器的支持，所以廣泛應(yīng)用于嵌入式高端產(chǎn)品中。雖然Linux提供了眾多API來降低驅(qū)動(dòng)程序制作的復(fù)雜度，但是由于音頻應(yīng)用對實(shí)時(shí)性有很高的要求，且需要處理的數(shù)據(jù)量較大，所以必須合理分配資源，使用合適的算法。本文針對三星公司的S3C44B0 ARM處理器構(gòu)造了基于IIS的音頻系統(tǒng)，并介紹了該音頻系統(tǒng)基于Linux2.4.0內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)造技術(shù)。

1 硬件體系結(jié)構(gòu)

IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù)。其他信號(hào)(如控制信號(hào))必須單獨(dú)傳輸。為了使芯片的引出管腳盡可能少，IIS只使用了三根串行總線。這三根線分別是：提供分時(shí)復(fù)用功能的數(shù)據(jù)線、字段選擇線(聲道選擇)、時(shí)鐘信號(hào)線。
 
在三星公司的ARM芯片中，為了實(shí)現(xiàn)全雙工模式，使用了兩條串行數(shù)據(jù)線，分別作為輸入和輸出。此外三星公司的IIS接口提供三種數(shù)據(jù)傳輸模式[2]：