基于spb的嵌入式音频处理系统设计

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1、基于SPB的嵌入式音频处理系统设计基于SPB的嵌入式音频处理系统设计引言　　FPGA（FieldProgrammableGateArray）现场可编程门阵列，是在PAL，GAL，PLD基础上进一步发展的，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制的电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间。从简单的与非门电路到高性能的CPU，FPGA能完成所有的数字器件[1?2]。　　随着技术的发展，FPGA在嵌入式设计方面的应用也越来越多。通过嵌入式软

2、件开发工具，可以在FPGA上设计多个处理器核的嵌入式工程，并下载到FPGA器件中。电路设计软件AltiumDesigner（AD）及其智能开发平台NanoBoard3000（NB3000）为嵌入式系统设计开发提供了开发环境与实现平台[3?4]。本文利用其软件平台构建器，即SPB（SoftBuilder），搭建访问NB3000外围音频设备接口的软件平台，设计实现从NB3000的音频编解码器读取音频流信号并进行平滑处理的嵌入式音频处理系统。　　1软件平台构建器　　设计FPGA嵌入式系统时，常需要通过软件编程的方式访问外围设备，如L

3、ED、音频接口、触摸屏等。但在编程时需要熟悉相关外围设备的工作状况，包括设备工作时所需的设备寄存器、设备特定的命令、使用的通信协议及需要处理的中断等。AD软件的软件平台构建器（SPB）为这些特定的外围设备提供了配置数据和驱动等相关的底层模块（软件IP模块），提供了访问外围设备的应用编程接口（API）。　　在AD软件下进行嵌入本文由.L驱动器，较高层的IP模块则更抽象也更独立于硬件。　　SPB中的软件服务列表（Softories（存储器）、Peripherals（外围设备）等。每个OpenBus器件必须正确配置后才能使用。这种O

4、penBus系统的设计方法与传统的将处理器和外围电路作为元件放置在电路板上不同，它移除了所有低级别的走线和互连细节，能够快速地构建系统[3]。　　通常情况下，任何使用OpenBus系统的FPGA设计都要设计放置接口电路的顶层原理图[5?7]。图1的OpenBus系统文件为32位处理器TSK3000A和I/O接口逻辑获得了音频流数据，包含了FPGA设计中的主处理器系统。约束文件将原理图顶层的端口连接到目标FPGA器件的实际物理管脚。约束文件中不但包含端口到管脚的映射，还包含如时钟分配、目标器件等其他相关的设计规范。　　NB300

5、0开发板上的音频编解码器为CS4270，因此图3中选择CS4270AudioCodecDriver模块，不需要再自行编写音频编解码器的驱动代码。设计采用SPI作为配置和控制，I2S用来传输数字音频数据流。因此软件平台文件的底层设计选择了I2SMasterController和SPIMasterController模块。中间层设计选择了I2SDriver、SPIDriver和CS4270AudioCodec模块。软件平台文件使硬件外围设备的访问变得容易，底层模块为特定的外围设备提供了配置数据和驱动代码。设计软件平台文件时，选择什

6、么样的模块，取决于设计中需要访问哪些外围设备。　　2.3嵌入式代码设计　　3设计总结　　将嵌入式设计文件下载到智能开发平台NanoBoard3000上的FPGA器件后，利用音频线将电脑或者音箱的音频源送到NanoBoard3000的音频输入接口，就能从喇叭上听到处理后的音频效果。设计过程表明，AD的软件平台构建器（SPB）为FPGA嵌入式设计访问硬件电路相关外围设备提供了底层软件驱动提供了便利。通过搭建软件平台，调用IP模块，避开了对于底层硬件的驱动程序的编写，只要掌握高级C语言就可以方便地对外围设备进行编程，简化了嵌入式代码

7、的编写，缩短了FPGA嵌入式设计的开发时间。