基于IIS總線(xiàn)的嵌入式音頻系統設計

摘　要：介紹了基于IIS總線(xiàn)的嵌入式音頻設備的硬件體系結構及其Linux驅動(dòng)程序的設計。在音頻驅動(dòng)程序設計中綜合使用了DMA、分段多緩存區和內存映射技術(shù)以提高系統性能，滿(mǎn)足音頻實(shí)時(shí)性的要求。
 
關(guān)鍵詞：音頻設備驅動(dòng)程序 IIS總線(xiàn) 嵌入式Linux DMA 內存映射

嵌入式音頻系統廣泛應用于GPS自動(dòng)導航、PDA、3G手機等嵌入式領(lǐng)域，但目前國內在這方面的研究較少。

音頻系統設計包括軟件設計和硬件設計兩方面，在硬件上使用了基于IIS總線(xiàn)的音頻系統體系結構。IIS(Inter-IC Sound bus)又稱(chēng)I2S，是菲利浦公司提出的串行數字音頻總線(xiàn)協(xié)議[1]。目前很多音頻芯片和MCU都提供了對IIS的支持。

在軟件上，作為一個(gè)功能復雜的嵌入式系統，需要有嵌入式操作系統支撐。Linux是一個(gè)源代碼開(kāi)放的類(lèi)UNIX系統，由于其具有內核可裁剪性，且提供對包括ARM、PPC在內的多種嵌入式處理器的支持，所以廣泛應用于嵌入式高端產(chǎn)品中。雖然Linux提供了眾多API來(lái)降低驅動(dòng)程序制作的復雜度，但是由于音頻應用對實(shí)時(shí)性有很高的要求，且需要處理的數據量較大，所以必須合理分配資源，使用合適的算法。本文針對三星公司的S3C44B0 ARM處理器構造了基于IIS的音頻系統，并介紹了該音頻系統基于Linux2.4.0內核的驅動(dòng)程序構造技術(shù)。

1 硬件體系結構

IIS總線(xiàn)只處理聲音數據。其他信號(如控制信號)必須單獨傳輸。為了使芯片的引出管腳盡可能少，IIS只使用了三根串行總線(xiàn)。這三根線(xiàn)分別是：提供分時(shí)復用功能的數據線(xiàn)、字段選擇線(xiàn)(聲道選擇)、時(shí)鐘信號線(xiàn)。
 
在三星公司的ARM芯片中，為了實(shí)現全雙工模式，使用了兩條串行數據線(xiàn)，分別作為輸入和輸出。此外三星公司的IIS接口提供三種數據傳輸模式[2]：