基于IIS總線的嵌入式音頻系統設計

摘　要：介紹了基于IIS總線的嵌入式音頻設備的硬件體系結構及其Linux驅動程序的設計。在音頻驅動程序設計中綜合使用了DMA、分段多緩存區和內存映射技術以提高系統性能，滿足音頻實時性的要求。
 
關鍵詞：音頻設備驅動程序 IIS總線 嵌入式Linux DMA 內存映射

嵌入式音頻系統廣泛應用于GPS自動導航、PDA、3G手機等嵌入式領域，但目前國內在這方面的研究較少。

音頻系統設計包括軟件設計和硬件設計兩方面，在硬件上使用了基于IIS總線的音頻系統體系結構。IIS(Inter-IC Sound bus)又稱I2S，是菲利浦公司提出的串行數字音頻總線協議[1]。目前很多音頻芯片和MCU都提供了對IIS的支持。

在軟件上，作為一個功能復雜的嵌入式系統，需要有嵌入式操作系統支撐。Linux是一個源代碼開放的類UNIX系統，由于其具有內核可裁剪性，且提供對包括ARM、PPC在內的多種嵌入式處理器的支持，所以廣泛應用于嵌入式高端產品中。雖然Linux提供了眾多API來降低驅動程序制作的復雜度，但是由于音頻應用對實時性有很高的要求，且需要處理的數據量較大，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處理器構造了基于IIS的音頻系統，并介紹了該音頻系統基于Linux2.4.0內核的驅動程序構造技術。

1 硬件體系結構

IIS總線只處理聲音數據。其他信號(如控制信號)必須單獨傳輸。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：提供分時復用功能的數據線、字段選擇線(聲道選擇)、時鐘信號線。
 
在三星公司的ARM芯片中，為了實現全雙工模式，使用了兩條串行數據線，分別作為輸入和輸出。此外三星公司的IIS接口提供三種數據傳輸模式[2]：