(转)CortexM3 (NXP LPC1788)之IIS应用UDA1380进行音频数据播放

zoukankan html css js c++ java

(转)CortexM3 (NXP LPC1788)之IIS应用UDA1380进行音频数据播放
LPC1788发送到I2S总线上的音频数据要通过音频解码芯片才能输出模拟音频信号。开发板上使用的是UDA1380，对它的寄存器的配置可以通过L3总线或者I2C总线进行，这里使用I2C总线进行控制，对于I2C总线的操作可以参考之前I2C的介绍。UDA1380的寄存器主要分成3类，系统控制、插值滤波(interpolation filter)、抽取滤波(decimator filter)。插值滤波和DAC转换有关，用于控制控制声音的输出参数。抽取滤波和ADC有关，用于控制对音频的采样。寄存器的地址和功能如图1所示。

图1：UDA1380寄存器地址和功能

根据图1的红色标记中的内容，可以知道两个滤波器的正常使用需要一个128fs的clock，这个时钟可以通过SYSCLK引脚或者WSI的信号获得。在硬件连接上，通过将LPC1788的MCLK输出的时钟，连接到UDA1380的SYSCLK引脚。因此，我们需要配置I2S的发送模式控制寄存器I2STXMODE，使能TX_REF在MCLK输出，使UDA1380内部产生一个滤波器需要的时钟。

程序中我们通过I2S发送一段音频数据，该数据是我从WAV格式的文件中去掉WAV头格式后得到的一个纯音频数据数组。该WAV音频为16位双通道采样频率为44.1KHZ。LPC1788将该数组发送到I2S总线，UDA1380读取该数据进行声音的输出。程序如下
[cpp] view plain copy print ?

#include "i2c.h"

#include "audio.h"

#define rI2SDAO         (*(volatile unsigned *)(0x400A8000))

#define rI2STXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A8008))

#define rI2STXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8020))

#define rI2STXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A8028))

#define rI2STXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8030))

#define rI2SDMA1        (*(volatile unsigned *)(0x400A8014))

#define rI2SDMA2        (*(volatile unsigned *)(0x400A8018))

#define rI2SSTATE       (*(volatile unsigned *)(0x400A8010))

#define rI2SIRQ         (*(volatile unsigned *)(0x400A801C))

#define rI2SDAI         (*(volatile unsigned *)(0x400A8004))

#define rI2SRXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A800C))

#define rI2SRXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8024))

#define rI2SRXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A802C))

#define rI2SRXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8034))

#define rIOCON_P0_07    (*(volatile unsigned *)(0x4002C01C))

#define rIOCON_P0_08    (*(volatile unsigned *)(0x4002C020))

#define rIOCON_P0_09    (*(volatile unsigned *)(0x4002C024))

#define rIOCON_P1_16    (*(volatile unsigned *)(0x4002C0C0))

#define UDA1380_ADDRESS 0x1A

void Uda1380_WriteData(unsigned char reg, unsigned shortint data)

{

    unsigned char config[3];



    config[0] = reg;

    config[1] = (data >> 8) & 0xFF;    //MS

    config[2] = data&0xFF;             //LS





    I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, sizeof(config), 0, 0);



    I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, 1, &config[1], 2);     //校验写入的数据是否正确

    if((config[1]<<8|config[2]) != data)

    {

        while(1);   //写入和读出的数据不一致

    }

}

void Uda1380_config()

{

    I2C0_Init();



    Uda1380_WriteData(0x7F, 0x0);         //restore L3-default values

    Uda1380_WriteData(0x01, 0x0);         //数据格式为标准的I2S格式



    Uda1380_WriteData(0x13, 0x0);         //配置音频的输出

    Uda1380_WriteData(0x14, 0x0);

    Uda1380_WriteData(0x00, 0x2|0x1<<8|0x1<<9);     //使能DAC的时钟，选择使用SYSCLK产生128fs的时钟

    Uda1380_WriteData(0x02,0x1<<15|0x1<<13|0x1<<10|0x1<<8); //使能DAC 电源



}

int main(void)

{

    unsigned int count=0, i;

    unsigned char flag=1;



    rIOCON_P0_07 = (rIOCON_P0_07&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SCK

    rIOCON_P0_08 = (rIOCON_P0_08&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_WS

    rIOCON_P0_09 = (rIOCON_P0_09&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SDA

    rIOCON_P1_16 = (rIOCON_P1_16&(~0x3))|0x2;   //I2SMCLK

    rPCONP |= 0x1<<27;



    rI2SDAO = (16 - 1)<<6 | 0x1<<4 | 0x1<<3 |0x1; //16位, 立体音，禁止发送

    rI2STXMODE |= 0x1<<3;       //使能MCLK输出，使TX_REF输出到UDA1380的SYSCLK引脚



    rI2STXRATE = 0x1<<8|0x1;    //配置分数速率寄存器得到TX_REF=CCLK/(1/1)/2

    rI2STXBITRATE = CCLK/2/(44100*2*16) - 1; //44.1KHZ采样16位



    for(i = 0; i <0x1000000; i++); //延时等待UDA1380内部通过SYSCLK产生稳定的128fs提供插值滤波和抽取滤波使用



    Uda1380_config();



    rI2SDAO &= ~ (1<<4);

    rI2SDAO &= ~ (1<<3);

    rI2SDAO &= ~ (1<<15);   //启动I2S数据传输



    while(flag)

    {

        if(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)<=4)       //如果发送FIFO中的数据小于或等于4个字

        {

            for(i=0; i<8-(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)); i++)     //将FIFO填充到8个字

            {

                rI2STXFIFO = *(unsigned int *)(audio + count); //转换成int类型的指针，从指针指向的位置读取32位数据



                count+=4;               //读取一个字，相当于读取char类型数组中的4个元素



                if(count>=sizeof(audio)) //数组中的数据发送完

                {

                    flag = 0;

                    break;

                }

            }

        }

    }



    rI2SDAO |= 0x1<<3|0x1<<4;   //停止I2S传输



    return 0;

}
```
#include "i2c.h"
#include "audio.h"

#define rI2SDAO         (*(volatile unsigned *)(0x400A8000))
#define rI2STXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A8008))
#define rI2STXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8020))
#define rI2STXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A8028))
#define rI2STXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8030))

#define rI2SDMA1        (*(volatile unsigned *)(0x400A8014))
#define rI2SDMA2        (*(volatile unsigned *)(0x400A8018))
#define rI2SSTATE       (*(volatile unsigned *)(0x400A8010))
#define rI2SIRQ         (*(volatile unsigned *)(0x400A801C))

#define rI2SDAI         (*(volatile unsigned *)(0x400A8004))
#define rI2SRXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A800C))
#define rI2SRXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8024))
#define rI2SRXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A802C))
#define rI2SRXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8034))

#define rIOCON_P0_07	(*(volatile unsigned *)(0x4002C01C))
#define rIOCON_P0_08	(*(volatile unsigned *)(0x4002C020))
#define rIOCON_P0_09	(*(volatile unsigned *)(0x4002C024))
#define rIOCON_P1_16	(*(volatile unsigned *)(0x4002C0C0))

#define UDA1380_ADDRESS 0x1A

void Uda1380_WriteData(unsigned char reg, unsigned short int data)
{
    unsigned char config[3];
    
    config[0] = reg;
    config[1] = (data >> 8) & 0xFF;    //MS
    config[2] = data&0xFF;             //LS
    
    
    I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, sizeof(config), 0, 0);
    
    I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, 1, &config[1], 2);     //校验写入的数据是否正确
    if((config[1]<<8|config[2]) != data)
    {
        while(1);   //写入和读出的数据不一致
    }
}

void Uda1380_config()
{
    I2C0_Init();
    
    Uda1380_WriteData(0x7F, 0x0);         //restore L3-default values
    Uda1380_WriteData(0x01, 0x0);         //数据格式为标准的I2S格式
    
    Uda1380_WriteData(0x13, 0x0);         //配置音频的输出
    Uda1380_WriteData(0x14, 0x0);           

    Uda1380_WriteData(0x00, 0x2|0x1<<8|0x1<<9);     //使能DAC的时钟，选择使用SYSCLK产生128fs的时钟
    Uda1380_WriteData(0x02,0x1<<15|0x1<<13|0x1<<10|0x1<<8); //使能DAC 电源
    
}

int main(void)
{   
    unsigned int count=0, i;
    unsigned char flag=1;
    
    rIOCON_P0_07 = (rIOCON_P0_07&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SCK
    rIOCON_P0_08 = (rIOCON_P0_08&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_WS
    rIOCON_P0_09 = (rIOCON_P0_09&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SDA
    rIOCON_P1_16 = (rIOCON_P1_16&(~0x3))|0x2;   //I2SMCLK
    rPCONP |= 0x1<<27;
    
    rI2SDAO = (16 - 1)<<6 | 0x1<<4 | 0x1<<3  |0x1;  //16位, 立体音， 禁止发送

    rI2STXMODE |= 0x1<<3;       //使能MCLK输出，使TX_REF输出到UDA1380的SYSCLK引脚
    
    rI2STXRATE = 0x1<<8|0x1;    //配置分数速率寄存器 得到TX_REF=CCLK/(1/1)/2
    rI2STXBITRATE = CCLK/2/(44100*2*16) - 1;  //44.1KHZ采样16位
    
    for(i = 0; i <0x1000000; i++);  //延时 等待UDA1380内部通过SYSCLK产生稳定的128fs提供插值滤波和抽取滤波使用
    
    Uda1380_config();
    
    rI2SDAO &= ~ (1<<4);
    rI2SDAO &= ~ (1<<3);
    rI2SDAO &= ~ (1<<15);   //启动I2S数据传输
    
    while(flag)
    {
        if(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)<=4)       //如果发送FIFO中的数据小于或等于4个字
        {
            for(i=0; i<8-(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)); i++)     //将FIFO填充到8个字
            {
                rI2STXFIFO = *(unsigned int *)(audio + count);  //转换成int类型的指针，从指针指向的位置读取32位数据
                
                count+=4;               //读取一个字，相当于读取char类型数组中的4个元素
               
                if(count>=sizeof(audio)) //数组中的数据发送完
                {
                    flag = 0;
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    rI2SDAO |= 0x1<<3|0x1<<4;   //停止I2S传输
    
    return 0;
}
```
下面对程序需要注意的做下说明：

1，i2c.h中是上一篇介绍I2C总线中所用的函数，aduio.h中存放的是音频数据的数组，const unsigned char audio[]={0,0,0,0,0,......................

2，I2C总线每次发送的数据为1个字节，而UDA1380的寄存器为16为，因此我们先发送高字节然后再发送低字节，具体的时序可以参考UDA1380的数据手册。

3，程序中配置发送控制寄存器I2STXMODE使能了MCLK输出TX_REF的时钟到UDA1380的SYSCLK引脚，而UDA1380中配置成使用该时钟产生内部滤波器需要的128fs的时钟。在图1中标志中说明run at ....因此在程序中配置UDA1380之前，使用了一个for延时，用于等待UDA1380内部产生稳定的128fs时钟。只有这样才能正确的配置0x10之后的滤波器相关寄存器。否则对0x10之后的滤波器相关寄存器操作会失败。这点没有验证，但是在debug调试的时候可以正常的有声音输出，但是下载到板子上运行，则没有效果。如果去掉for循环延时效果也不正常发音。如果不使能MCLK输出，则写0x13寄存器的值不会成功，读取该寄存器的值永远都是其默认值。因此推测和UDA1380的SYSCLK产生内部滤波器使用的128fs时钟有关。

参考了linux内核里面的uda1380的驱动，其中也提到了配置0x10以后的滤波器相关寄存器要满足条件
[plain] view plain copy print ?

107         /* the interpolator & decimator regs must only be written when the

108          * codec DAI is active.

109          */
```
107         /* the interpolator & decimator regs must only be written when the
108          * codec DAI is active.
109          */
```
谁有这方面的经验，希望多指教！
作者：tdyizhen1314（一位从事软硬件开发十年以上的老兵的故事，希望与大家一起交流，共同进步）邮箱：495567686@qq.com
查看全文

相关阅读:
DevOps实施方法论，为什么大企业一定要使用DevOps？
SpringCloudAlibaba基础入门，基于Nacos构建分布式与配置，Sentinel服务治理
 艾编程Java进阶架构师必看：15次架构演进详解
 实战笔记：来一起探究下Kafka是如何实现万亿级海量数据的高并发写入的？
520疯狂之后我彻底蒙了，老板让我做技术选型，数据处理选kafka还是RocketMQ？
如何实现Redis数据持久化以及内存管理之缓存过期机制
 SpringBoot源码深度解析
 分布式缓存Redis高级应用实战：为什么要用缓存机制
 全面上云实战教程：基于阿里云安装配置部署docker详解
 Solr学习笔记（2）—— solr-7.0.0 安装与目录说明

原文地址：https://www.cnblogs.com/tdyizhen1314/p/2704610.html