掌握音頻協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)

圖3 采樣速率轉(zhuǎn)換過程的四個(gè)不同階段

音頻可以采用不同采樣速率進(jìn)行編碼，其他任務(wù)由編解碼器完成。某些情況下需要改變編解碼器的主時(shí)鐘，以支持特定采樣速率。從采用某一采樣速率的音頻轉(zhuǎn)換為采用不同采樣速率的音頻時(shí)，即時(shí)改變主時(shí)鐘并不是一件容易的事，有時(shí)甚至不可能完成，因?yàn)樾枰碾娐钒迳系挠布Ｒ虼?，采樣速率轉(zhuǎn)換一般在將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到編解碼器之前執(zhí)行。這樣，編解碼器的采樣速率不需要改變，可以保持恒定。串行端口以采樣頻率1發(fā)送音頻數(shù)據(jù)到另一端的SRC和編解碼器，然后以采樣頻率2從SRC讀取音頻數(shù)據(jù)。

SRC分為兩種類型：同步SRC和異步SRC。與同步SRC連接的輸出器件為“從機(jī)”，與異步SRC連接的器件為“主機(jī)”。“主機(jī)”是指驅(qū)動(dòng)SCK和幀同步信號(hào)的器件。

SRC利用輸出采樣速率極高的插值濾波器和零階保持器(ZOH)將離散時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)時(shí)間信號(hào)。插值值被饋送至ZOH，并以Fs out的輸出采樣頻率進(jìn)行異步采樣。

音頻系統(tǒng)
大多數(shù)手持式音頻設(shè)備支持雙聲道，并能解碼MP3、Ogg、WMA媒體格式。這些設(shè)備大多依賴電池供電。還有許多手機(jī)，其中一些稱為“音樂手機(jī)”，也屬于此類設(shè)備。另一方面，家庭影院系統(tǒng)支持多揚(yáng)聲器、多聲道音頻，例如，Dolby、DTS和各種其他音頻后處理算法（THX、ART、Neo6等）。

便攜式音頻系統(tǒng)——有些手持式音頻系統(tǒng)采用ASIC，有些則采用DSP。MP3、Ogg和其他媒體文件等音頻內(nèi)容通常存儲(chǔ)在高密度存儲(chǔ)設(shè)備中，如NAND閃存、安全數(shù)字(SD)卡、多媒體卡(MMC)和安全數(shù)字高容量卡(SDHC)等。

圖4顯示了與ASIC/DSP的主要系統(tǒng)接口。SD和MMC還支持串行SPI模式，DSP和各種微控制器/微處理器通常提供此種模式。某些處理器片內(nèi)支持這些標(biāo)準(zhǔn)。利用處理器的其他資源/接口，如并行端口或異步存儲(chǔ)器接口等，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議。當(dāng)然，軟件實(shí)現(xiàn)方法會(huì)增加開銷。對(duì)于運(yùn)行操作系統(tǒng)(OS)或內(nèi)核的系統(tǒng)，必須使這些接口和驅(qū)動(dòng)程序與OS兼容，而不應(yīng)依賴中斷服務(wù)等。OS環(huán)境下可能會(huì)引起不可預(yù)測(cè)的延遲，影響接口時(shí)序規(guī)格，使得接口不可靠，有時(shí)甚至無法工作。為了確保OS兼容，可能需要使用額外的硬件膠合邏輯。

圖4 手持式音頻系統(tǒng)框圖

例如，一個(gè)設(shè)計(jì)示例（見圖5）在處理器的外部存儲(chǔ)器接口上實(shí)現(xiàn)了SD 2.0規(guī)范。數(shù)據(jù)總線不僅用于數(shù)據(jù)傳輸，而且用于與SD卡交換命令和響應(yīng)。在SD卡的4位模式下，數(shù)據(jù)總線的D0至D3信號(hào)連接到SD卡的數(shù)據(jù)線（DAT0至DAT3）。處理器數(shù)據(jù)總線的D4用于與SD卡進(jìn)行命令和響應(yīng)通信。由于命令字必須通過CMD信號(hào)串行發(fā)送，因此一系列8位字形成內(nèi)部存儲(chǔ)器中的幀，使得各個(gè)字的D4依次具有命令字的一位。這種數(shù)據(jù)重排是通過函數(shù)調(diào)用在軟件中完成。類似地，軟件對(duì)接收的狀態(tài)信息和來往SD卡的實(shí)際數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)重排。SD卡時(shí)鐘信號(hào)自ARE/（讀取選通）和AWE/（寫入選通）信號(hào)獲得。ARE/和AWE/連接到一個(gè)具有開集輸出的緩沖器的輸入端。AMS3/（異步存儲(chǔ)器片選選通）連接到此緩沖器的輸出使能引腳。此緩沖器的輸出執(zhí)行“線與”處理，所產(chǎn)生的信號(hào)作為時(shí)鐘提供給SD卡。數(shù)據(jù)線也通過一個(gè)雙向緩沖器進(jìn)行緩沖。

AMS3/驅(qū)動(dòng)緩沖器的輸出使能引腳。要求對(duì)緩沖器進(jìn)行隔離，以便其他異步存儲(chǔ)設(shè)備也能共享數(shù)據(jù)總線。D5驅(qū)動(dòng)雙向緩沖器的DIR（方向控制）引腳。緩沖器兩端均需要上拉電阻。BF-54x等其他一些Blackfin產(chǎn)品提供片內(nèi)SD支持。

圖5 Blackfin BF-527處理器異步存儲(chǔ)器接口和并行外設(shè)接口上的SD設(shè)計(jì)

文件系統(tǒng)——需要實(shí)現(xiàn)FAT16/32來管理存儲(chǔ)卡上的音頻文件和文件夾。這些代碼與音頻解碼器代碼集成。解碼后的音頻數(shù)據(jù)接著被送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，經(jīng)過放大后再被送至音頻立體聲連接器。與DAC相連的接口通常是串行I2S接口。DAC配置通過串行外設(shè)接口(SPI)或I2C兼容外設(shè)來完成。運(yùn)行時(shí)，可以通過此控制接口改變各種DAC參數(shù)，如采樣率、增益/音量控制等。