嵌入式系統中的IIS音頻接口技術的研究

　　1 IIS總線

　　IIS(Integrate InteRFace of Sound)即集成音頻接口，在上個世紀80年代首先被Philips公司用于消費產品的音頻設備，并在一個稱為LRCLK(Left／Right CLOCK)的信號機制中經過多路轉換，將兩路音頻信號合成單一的數據隊列。當LRCLK為高時，左聲道數據被傳輸；LRCLK為低時，右聲道數據被傳輸(也可以反過來，高低與左右聲音的對應可以自定義)。對于多通道系統，在同樣的BCLK和LRCLK條件下，并行執行幾個數據隊列也是可能的。由于IIS、PCM和類似的音頻接口不能提供寄存器入口，因此需要獨立的控制接口。

　　IIS總線一般具有4根信號線，如圖1所示，包括串行數據輸入(IISDI)、串行數據輸出(IISD0)、左／右聲道選擇(IISLRCK)和串行數據時鐘(IISCLK)；產生IISLRCK和IISCLK的是主設備。

　　2 IIS音頻驅動實現

　　音頻驅動有3種模式：MDD／PDD模式、Wavedev2模式、UAM模式。它們相同的地方很明顯：接口相同，都是流驅動，透過流接口與上層的waveapi.dll交互。

　　第1種MDD／PDD模式是最早的模式，也是其他驅動常見的分層模式。如果使用CE提供的MDD(wavem—dd．1ib)，會受到一些限制：僅支持一個設備；一個設置僅支持一個流；對循環的支持不大可靠；對流的支持較弱。當然，由于提供了源碼，可以自己修改MDD，突破以上這些限制。

　　第2種Wavedev2模式，是因為2000年的Smartphone項目產生了新的要求，這些需求需要大改MDD／PDD。比如上面的限制2，根據CE的開發歷史，此時waveapi．dll也不支持software mixer，這就是說只能同時允許一個應用在播放。所以根據當時情況，CE的多媒體開發團隊設計了Wavedev2模式。這是一個單體(不分層)的驅動模式，平臺相關的模塊都在hwctxt．h和hwetxt．cpp中，此外還加入了midi支持、software mixer支持、S／PDlF接口、gain class接口、forcespeaker接口，等等。因此，開發Smartphone或者PPC，這個模式是挺適合的。

　　第3種UAM模式，即統一音頻模式(Unified AudioModel)，在開發WinCE4．2時，要增加對DirectSound的支持，而且有一些音頻設備是支持硬件mixer的，對此使用UAM是很好的選擇。

　　本測試采用MDD／PDD的驅動結構，下面講述本驅動的關鍵點。

　　2．1 DMA控制及驅動

　　通俗地講，DMA(直接內存存取)不需要CPU干擾也不消耗CPU資源，可以把音頻數據自動地從系統總線搬到IIS總線上；如果音頻平均按采樣頻率44．1 kHz、16位字長、左右2聲道計算，碼流為1.411 Mbps，通常在1～3Mbps，所以采用DMA傳輸十分必要。

　　2．2 時鐘配置

　　只要位時鐘和采樣時鐘能匹配好，IIS數據格式主從一致，DMA配置好，音頻就可以工作了。

　　IIS數據格式主要分3種：左對齊、右對齊、IIS格式。聲音聽起來“怪怪地”，就是數據格式不對。頻率計算方法如表1所列。

　　IIS主設備時鐘頻率可以通過采樣頻率來選擇。IIS主設備時鐘頻率是由IIS預分頻器產生的(IIS主設備時鐘頻率=MCLK／預分頻器值)，因此必須選擇合適的預分頻器的值和CODECLK的采樣頻率類型(256或者384fs)，才能獲得合適的IISLRC采樣頻率(IISLRCK頻率=IIS主設備時鐘頻率／CODECLK的采樣頻率類型)；串行位采樣頻率類型(16／32／48fs)可以通過配置每個通道的串行位數和CODECLK采樣頻率類型來完成，它們之間的關系如表2所列。

　　如晶振頻率為16．934 4 MHz，通過384分頻為44．1kHz(采樣頻率就是這么來的)。

　　位時鐘頻率=采樣頻率×數據位×2=44．1 kHz×16×2=1．411 MHz

　　對于其他頻率的晶振或是來自于總線的時鐘頻率，就要計算出IISC0N中的分頻系數了，以最大限度擬合CODECLK。

　　2．3 CODEC控制

　　目前有SPI、I2C和L3三種總線控制CODEC。L3總線(L3MODE、L3CLOCK、L3DATA)都是由通用的I／O端口來控制的。其中L3接口實際上是一種串行接口，它由3根信號線組成，完成處理器和C0DEC之間的數據和控制信號交換。UDAl341TS就是采用L3接口的。

　　L3DATA：處理器接口數據線。

　　L3MODE：處理器接口模式信號線。

　　L3CLOCK：處理器接口時鐘信號線。

　　三種控制方式中以I2C最為常見。其中I2C又分為寄存器方式和I／O模擬方式兩種，I／O模擬方式的可移植性好，僅I／0模擬方式的I2C驅動又可分為8位、9位、16位，以及是否帶子地址、是否可以連讀連寫、是否要兼容SCCB總線。

　　2．4 音量控制節點

　　使用音量調節的地方較多。圖2是音量控制節點的一般模型。

　?、偬幍脑鲆嬗刹シ牌鞯囊袅靠刂乒δ軟Q定，最大是0dB。也就是說，最多只能還原出原信號強度。

　?、诤廷厶幍脑鲆嬗蒀oded IC自身控制，WM8731沒有產生增益功能，②處容易引入信號失真，一般置為O dB，codec加大音量時主要在③處提高增益。