基于ARM的嵌入式語音存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．3 IDE硬盤控制模塊

IDE接口是硬盤和光驅(qū)普遍使用的外部接口，接口采用16位數(shù)據(jù)總線并行傳送，體積小、速度快，兼容性強(qiáng)。IDE接口主要有可編程輸入輸出(Programming Input Output，PIO)和直接內(nèi)存訪問(Direct Mcmory Access，DMA)兩種傳輸模式。PIO模式占用大量的系統(tǒng)資源，數(shù)據(jù)傳輸速率較低；DMA模式需要額外的驅(qū)動(dòng)程序或設(shè)置，系統(tǒng)資源占用少、執(zhí)行效率較高。本設(shè)計(jì)選擇DMA模式。

S3C2440A與硬盤接口如圖5所示。其接口信號(hào)分為片選信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)3個(gè)部分。硬盤上寄存器分為兩組，分別由／CS0和／ CS1選中其中的一組，A0～A2引腳用于組內(nèi)寄存器尋址，包括數(shù)據(jù)寄存器、錯(cuò)誤寄存器、扇區(qū)計(jì)數(shù)器、扇區(qū)號(hào)寄存器、低柱面號(hào)寄存器、高柱面寄存器、狀態(tài)寄存器和命令寄存器。數(shù)據(jù)線D0～D15用于數(shù)據(jù)的雙向傳輸。／DIOR、／DIOW是讀寫控制信號(hào)；／Reset是硬盤復(fù)位信號(hào)；DMARQ(DMA請(qǐng)求信號(hào))和／DMACK(DMA應(yīng)答信號(hào))是專用于DMA模式的信號(hào)。

4 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

4．1 語音數(shù)據(jù)的采集

語音采集部分主要是完成UDA1341TS驅(qū)動(dòng)程序的編寫，其初始化相關(guān)代碼如下：

端口初始化包括L3總線接口和I2S接口的設(shè)置，首先將與L3接口相連的通用I／O口GPB2、GPB3、GPB4設(shè)置為輸出模式，然后設(shè)置與I2S控制器輸出信號(hào)相關(guān)的GPIO引腳，將GPE0～GPE4這5個(gè)引腳設(shè)置為I2S接口的信號(hào)模式。UDA1341TS芯片初始化部分包括L3接口時(shí)序和協(xié)議的模擬，完成采樣速率、數(shù)據(jù)格式等參數(shù)的設(shè)置。系統(tǒng)采樣速率為8 kHz，使用時(shí)鐘為384 fs，數(shù)據(jù)輸入格式設(shè)置為MSB-Justifled模式。接下來通過“audio_init_dma()”申請(qǐng)DMA通道，輸出音頻緩沖區(qū)的DMA通道設(shè)為通道2，輸入音頻緩沖區(qū)的DMA通道設(shè)為通道1。若初始化失敗會(huì)返網(wǎng)相應(yīng)的錯(cuò)誤標(biāo)志，初始化成功后方可進(jìn)行后續(xù)操作。

4，2 IDE接口函數(shù)

硬盤驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)分為設(shè)備初始化、打開設(shè)備、設(shè)備I／O操作和釋放設(shè)備等幾部分。要完成硬盤數(shù)據(jù)交換的工作，就需要對(duì)寄存器進(jìn)行頻繁的讀寫操作，為了方便在程序中的調(diào)用，把這些和硬件操作密切相關(guān)的操作都寫成了接口函數(shù)，其函數(shù)說明略——編者注。

4．3 系統(tǒng)主程序流程

主進(jìn)程開始后首先初始化采樣參數(shù)，包括采樣速率、采樣點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式及采樣通道，若初始化不成功會(huì)返回相應(yīng)的錯(cuò)誤標(biāo)志，并作出相應(yīng)的出錯(cuò)處理，成功后可繼續(xù)下一步操作。然后通過鍵值判斷數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)是選擇Flash還是選擇硬盤，并初始化相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，這是保證系統(tǒng)在沒有外擴(kuò)硬盤的情況下也能正常運(yùn)行，只不過是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量較小而已；若選擇操作硬盤，但硬盤未連接，仍然會(huì)返回相應(yīng)的錯(cuò)誤標(biāo)志，并進(jìn)入出錯(cuò)處理函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。接下來根據(jù)鍵值判斷是否進(jìn)行壓縮處理，若進(jìn)行壓縮處理，則相應(yīng)的編解碼標(biāo)志置位；根據(jù)該標(biāo)志確定是否啟動(dòng)編解碼進(jìn)程，即系統(tǒng)能存儲(chǔ)未壓縮的數(shù)據(jù)，也能存儲(chǔ)壓縮后的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換進(jìn)程并進(jìn)行語音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，相當(dāng)于錄音的過程；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完成后，即錄音結(jié)束后，啟動(dòng)D／A轉(zhuǎn)換進(jìn)程進(jìn)行語音播放。錄音和播放可以同時(shí)進(jìn)行，為了測(cè)試方便，這里把這兩個(gè)過程分離開來。

總的來說，系統(tǒng)主進(jìn)程創(chuàng)建了A／D、D／A轉(zhuǎn)換進(jìn)程和編解碼進(jìn)程，結(jié)合Linux的共享機(jī)制和進(jìn)程間通信等手段，實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的采集、壓縮、存儲(chǔ)、回放等環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)主程序流程圖略——編者注。