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学号 14082202643 成绩 《嵌入式应用系统设计》课程论文 题目 基于ARM的音频系统设计 作 者 汪渝 班 级 08-3BF 院 别 信息与通信工程 专 业 电子信息工程 完成时间 2011年12月15日 1 概述 1.1 嵌入式系统的技术背景 在许多领域中广泛应用的嵌入式计算系统(简称为嵌入式系统)，是在更大的电子器件中嵌入的重复完成特定功能的计算系统，它经常不被器件的使用者所识别，但在各种常用的电子器件中能够找到这些嵌入式系统。例如，消费类电子产品中的手机、寻呼机、数字相机、摄像机、录像机、个人数字助理等，家用电器中的微波炉、洗衣机、烤箱、门禁系统、照明系统等，商用装置中的卡片读入器、扫描仪、打印机等。 1.2 数字音频系统的应用 数字音频信号是对模拟信号的一种量化，典型方法是对时间坐标按相等的时间间隔做采样，对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值，每个数值对应相应抽样点的振幅值，按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是ADC(模拟-数字转换)过程。DAC(数字-模拟转换)过程相反，将连续的数字按采样时候的频率顺序转换成对应的电压。 2 系统的硬件设计 2.1系统设计方案 音频ADC/DAC通俗一点来讲就是录音（音频ADC）和放音（音频DAC）。放音是数字音频信号转换成模拟音频信号，以推动耳机、功放等模拟音响设备，而录音则是要将麦克风等产生的模拟音频信号转换成数字音频信号，并最终转换成计算机可以处理的通用音频文件格式。 2.2 S3C2410的IIS模块 ? S3C2410的IIS总线简介 IIS总线是近年出现的一种面向多媒体计算机的音频总线，该总线专责于音频设备之间的数据传输，为数字立体声提供一个序列连接至标准编码解码器。S3C2410的IIS总线接口可以用实现对外部8/16位立体声音频数字信号编码解码电路的接口功能。它支持IIS总线数据格式和MSB-justified数据格式。IIS总线接口为FIFO操作提供DMA传输模式，代替中断模式，它可以同时传送或接收数据。 IIS模块特性： ——兼容IIS，MSB-justified格式数据 ——每通道8/16位数据 ——每通道16，32，48fs（采样频率）串行时钟 ——可编程的分频器提供给主设备时钟和编解码时钟 ——供给发送和接收用的32字节（2X16）的FIFO ——正常（Normal）传输模式和DMA传输模式 2.3 音频芯片UDA1341 UDA1341是飞利浦公司的一款经济型音频CODEC，用于实现模拟音频信号的采集 (音频AD)和数字音频信号的模拟输出(DA)，并通过IIS数字音频接口，实现音频信号的数字化处理。 UDA1341的IIS引脚分别连接到S3C2410对应的IIS引脚上，音频输入输出（VIN，VOUT）分别和麦克风扬声器连接：UDA1341的L3接口相当于一个Mixer控制器接口，可以用来控制输入/输出音频信号的音量大小，低音等。L3接口的引脚L3MODE，L3DATA和L3CLOCK分别连接到S3C2410的IICSCL，IICSDA和GPF6引脚上。 3 系统的软件设计 3.1 软件整体设计 嵌入式 Linux是一种完全开放且免费的操作系统，其支持多种硬件体系结构，运行稳定，拥有完善的开发工具，为开发人员提供了优良的开发环境。在嵌入式 Linux系统中，设备驱动程序提供了应用程序和实际设备之间的一个软件层(接口)，为应用程序屏蔽了硬件细节。本设计中，音频设备驱动程序主要通过对硬件的控制实现音频流的传输，同时向上层提供标准的音频接口。整个音频驱动程序包括设备初始化、打开设备、数字音频处理(DPS)驱动、混频器(MIXER)驱动和释放设备等部分。 3.2 WAV?文件格式 WAV声音格式文件是Windows环境下的一种常用音频文件格式，它遵循着一种 称为资源互换文件格式(Resources lnterchange File Format)的结构，简称RIFF。RIFF可以看作是一种树状结构，其基本构成单位为chunk，犹如树状结构中的节点，每个chunk由辨别码、数据大小及数据所组成。WAV为WAVEFORM的缩写。RIFF格式辨别码为WAVE。整个文件由两个chunk所组成：辨别码fmt及data。 在“fmt”的chunk下包含了一个PCMWAVEFORMAT数据结构，在“fmt” chunk之后是原始声音的采样数据，这些数据