S3C2416裸机开发系列十八_音频驱动实现(1)
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在消费电子产品中，往往都会用到音频系统来播放音乐、进行通话等多媒体应用，此外，对于一些需语音提示的产品，音频部分都是不可或缺的功能。笔者此处就s3c2416的音频驱动实现作一个简单的介绍。
1. IIS音频总线s3c2416支持IIS、PCM、AC97这三种音频接口，此处只分析IIS音频接口。IIS接口(Inter-IC Sound)在20世纪80年代首先被飞利浦公司用于消费音频，为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。IIS有以下三个主要的信号：
1) 串行时钟SCLK，也叫做位时钟(BCLK)。数字音频的每一位均需对应一个SCLK脉冲，因此位时钟频率应大于等于2*采样频率*采样位数。乘以2表示每个采样会产生左声道和右声道的数据。
2) 帧时钟LRCK，也叫做左右声道切换时钟(WS)。LRCK为1时表示传输的是右声道的数据，为0时表示传输的是左声道的数据，因此IIS是非常适合于立体声系统的。LRCK是一个占空比约50%的方波，这个频率是需要尽可能与采样频率一致的，不然无法体现原来的音频本质。
3) 串行数据SDATA，用二进制补码表示音频数据。在串行时钟SCLK脉冲下，数据一位一位出现在SDATA线上。对于具体的IIS主机或设备，为支持全双工(例如通话时需同时支持放音与录音)，串行数据线分串行输入SDI和串行输出SDO这两根。SDI用来传输采样设备数字化后的录音数据，SDO用来传输需播放的音频数据。
有时为了IIS主控制与IIS设备能够更好的同步，还需要传输一路时钟信号MCLK，也叫做主时钟。主要用于IIS设备A/D、D/A采样时的采样时钟，一般是采样频率的256倍、384倍、512倍、768倍。在满足要求的条件下，应尽可能选用较低的主时钟。
2. WM8960音频编解码器WM8960是欧胜微电子推出的一款低功耗、高质量的立体编码解码器。该芯片内置有麦克风接口、立体声耳机驱动器以及D类立体声扬声器驱动，24比特模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。
WM8960具有三对左右声道的模拟输入，其中INPUT1专用于Mic输入，支持单端或差分的Mic信号接入。这个输入具有一个程控放大器(PGA)，并且可用自动电平控制(ALC)对Mic信号进行增益放大。其它的INPUT2、3可做为Mic差分接入的同相输入或线输入。
WM8960具有一对左右声道的耳机输出，16欧负载时，输出40mW。一对D类左右声道扬声器输出，每声道8欧负载，在1W输出功率时，具有87%的效率。一路左右声道混合输出。
3. WM8960驱动编写声音是模拟信号，cpu是不能处理模拟信号的，并且认为模拟信号也是不具有传输性的。因此音频编解码器至少具有三个主要功能部分：模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、程控放大器(PGA)。ADC用来采样外部的模拟声音信号(如Mic录音)，进行离散化后，转换成数字音频，通过音频总线(如IIS)传输给cpu，cpu再对数字音频进行处理，如调频、混合、存储等。DAC用来把从cpu过来的数字音频信号还原成原来的模拟声音信号，DAC转换后的离散化PCM调制信号再通过滤波器真实还原出原来的模拟声音。PGA可在各个阶段对音频信号进行可编程的增益放大，例如音量的控制(可参考WM8960_HeadphoneVolume()函数)，Mic灵敏度的调节(可参考WM8960_RecorderVolume()函数)等。
WM8960在使用前必须进行初始化，即需配置音频接口IIS的参数(可参考WM8960_Init()的实现)，若进行录音，需配置录音路径的上电、接通，并进行增益的设定(具体见WM8960_RecorderStart()函数的实现)。若进行放音，需配置是耳机、扬声器等的话音路径，进行增益设定(可参考WM8960_HeadphoneStart()函数的实现)。IIS是音频接口，只能传输音频信号，因此WM8960还需另外的IIC接口，通过IIC总线写寄存器对这些配置进行设定。IIC驱动编写在前面的章节有详细的介绍，此处不再细说，WM8960模块驱动WM8960.c如下：
#include "IIC.h"
#include "WM8960.h"
#define VolumeLevel 7
static int RecorderVolume;
static int HeadphoneVolume;
// WM8960寄存器不能通过IIC读,开辟缓存记录寄存器的变化
static unsigned short WM8960_Reg[56] = {
0x0097, 0x0097, 0x0000, 0x0000,
0x0000, 0x0008, 0x0000, 0x000a,
0x01c0, 0x0000, 0x00ff, 0x00ff,
0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
0x0000, 0x007b, 0x0100, 0x0032,
0x0000, 0x00c3, 0x00c3, 0x01c0,
0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
0x0100, 0x0100, 0x0050, 0x0050,
0x0050, 0x0050, 0x0000, 0x0000,
0x0000, 0x0000, 0x0040, 0x0000,
0x0000, 0x0050, 0x0050, 0x0000,
0x0002, 0x0037, 0x004d, 0x0080,
0x0008, 0x0031, 0x0026, 0x00e9,
};
static void WM8960_WriteReg(unsigned char RegAddr, unsigned short Value)
{
unsigned char Data;
unsigned char Addr;
// WM8960只有7位的寄存器地址,外加寄存器值第8位,构成8位数据
Addr = (RegAddr<<1) |((Value>>8) & 0x1);
// WM8960有9位的寄存器值,最高位与寄存器地址一齐发送
Data = (unsigned char)Value; // 低8位寄存器值
IIC_WriteBytes(WM8960_SlaveAddr,Addr, &Data, 1);
WM8960_Reg[RegAddr] = Value; // 写成功后更新寄存器的值
}
static unsigned short WM8960_ReadReg(unsigned char RegAddr)
{
return WM8960_Reg[RegAddr]; // 返换缓存的WM8960寄存器的值(9位)
}
unsigned char WM8960_HeadphoneVolume(unsigned char Control)
{
// -10db ~ 6db (0x6f ~ 0x7f)
unsigned char Level;
if (Control == VolumeDown) { // 耳机音量减
if ((0x7f-0x6f)/VolumeLevel ==0) {
HeadphoneVolume--;
} else {
HeadphoneVolume -=(0x7f-0x6f)/VolumeLevel;
}
if (HeadphoneVolume < 0) {
HeadphoneVolume = 0;
}
} else {// 耳机音量加
if ((0x7f-0x6f)/VolumeLevel ==0) {
HeadphoneVolume++;
} else {
HeadphoneVolume +=(0x7f-0x6f)/VolumeLevel;
}
if (HeadphoneVolume >VolumeLevel) {
HeadphoneVolume =VolumeLevel;
}
}
if (HeadphoneVolume == 0) {
Level = 0; // 静音
} else {
Level =((0x7f-0x6f)*HeadphoneVolume)/VolumeLevel + 0x6f;
}
// Headphone Volume Updata
WM8960_WriteReg(0x02,(1<<8)|Level);
WM8960_WriteReg(0x03,(1<<8)|Level);
return ((HeadphoneVolume*100)/VolumeLevel);// 返回音量百分比
}
void WM8960_HeadphoneStop()
{
unsigned short RegValue;
RegValue = WM8960_ReadReg(0x1a);
RegValue =~((1<<8)|(1<<7)|(1<<6)|(1<<5));
WM8960_WriteReg(0x1a, RegValue);
}
void WM8960_HeadphoneStart()
{
unsigned short RegValue;
// DAC Left/Right,LOUT1/ROUT1Output Buffer Power up
WM8960_WriteReg(0x1a, 0x01e0);
// Left DAC Digital Volume -28db
WM8960_WriteReg(0x0a, 0x01c5);
// Right DAC Digital Volume -28db
WM8960_WriteReg(0x0b, 0x01c5);
// DAC Digital No mute
WM8960_WriteReg(0x05, 0x0000);
// Left DAC to Left Output Mixer
WM8960_WriteReg(0x22, 0x0100);
// Right DAC to Left Output Mixer
WM8960_WriteReg(0x25, 0x0100);
// Left/Right Output Mixer Enable
RegValue = WM8960_ReadReg(0x2f);
RegValue |= (1<<2) |(1<<3);
WM8960_WriteReg(0x2f, RegValue);
}
unsigned char WM8960_RecorderVolume(unsigned char Control)
{
// -10db ~ 10db (0xaf ~ 0xd7)
unsigned char Level;
if (Control == VolumeDown) { //Mic灵敏度调低
if ((0xd7-0xaf)/VolumeLevel ==0) {
RecorderVolume--;
} else {
RecorderVolume -=(0xd7-0xaf)/VolumeLevel;
}
if (RecorderVolume < 0) {
RecorderVolume = 0;
}
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