基于linux操作系统的嵌入式音频系统设计

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1、万方数据2007年第10期计算机与现代化JISUANJIY1JXIANDAIHUA总第146期文章编号：1006之475(2007)lO_0140_03基于Linux操作系统的嵌入式音频系统设计孙彬，马琪(杭州电子科技大学微电子CAD研究所，浙江杭州310018)摘要：利用飞思卡尔半导体公司提供的MPc5200芯片和wo璩on公司的wM9703cODEc芯片构建嵌入式音频系统．采用了DMA的音频数据传输万式一引入Llnux2．6内耘和设计具多元素缓冲区的音频驱动程序，提高了系统的实时性。关键词r嵌入式：买时性：音频驱动中图分类号：TP316文献标识码：ADesi印ofEmbeddedAudio

2、Syst伽BasedonLiⅡ呱SuHBin，MAQi(Microelec仃oIliccADcen钯rofH蛐鼬啡Dia商univ啊崎，Ha。唔zhDll3100培，chi触)AbsI隅ct：11Ii8pap盯b础ds妞audioBy8tem埘th＆∞c且】曲MPc5200明dW幽蛆§WM町03CODEc，瑚esDMAto佃I曲au—dioda诅Linux2．6kemel帅ddesj驴ofaudiodatabuⅡ爵withm出eleTnentgr衄岫erlIl删there“mepedb咖咖e．Keywords：eⅡlbedded；realdme；audiodriver0引言嵌入式音频系统多是基

3、于DsP芯片和cODEC芯片设计的，采用专门的DsP芯片来处理音频数据．但对于Linux操作系统应用于PowerPC架构的嵌人式音频系统的方案目前还很少。飞思卡尔半导体基于PowerPC架构的高性能32位高性能嵌入式处理器MPG5200足以代替DsP芯片处理数字音频信号，同时MPc5200通过周边串口控制器(PedpheralS嘶alcontrDⅡer，PSc)提供了多种音频CODEc的连接。包括与普通c0DEc、也scODEc及AC’97CODEc的连接，在嵌入式音频系统上有广阔的应用前景。作为一个功能复杂的嵌人式系统，需要有嵌入式操作系统支撑。“nl】)【是开放源代码且免费的操作系统，具有

4、内核的可裁减性，并且提供了对PowerPC架构处理器的良好支持，已广泛地应用在各种嵌入式产品中。同时Linux五6内核在实时性方面较L血ux2，4内核有很大的提高。1系统硬件架构设计音频系统一般采用专门的DsP芯片来处理音频数据。飞思卡尔半导体公司的MPC5200高性能32位嵌入式处理器足以代替DsP芯片处理数字音频信号，所以硬件的实现主要就是CODEC芯片的连接与控制。由于wM9703是一款符合AC’97Rev2，l标准的cODEc芯片，所以必须设置MPc5200的PSC工作于Ac’97模式。Ac’97是IIltel公司在1997年推出的专门针对音频设备的行业标准与设计规范。它把一般音频设备

5、中的数字部分和模拟部分分离开来，可降低电磁干扰，获得较好的音效品质⋯。Ac’97标准规定数字信号处理由cPu来负责，或者采用专门的DSP芯片；而模拟部分，即A／D、D／A转换与Mix混音操作，则由cODEc芯片完成。1．1MpC52∞的PSC介绍MPc5200与音频cODEC芯片的连接是通过其万能的PsC来实现的，连接大致可分为两种模式：cODEc模式和Ae’97模式”1。cODEc模式用作与普通cODEC的连接和ESCODEC的连接，12s模式提供了一个12s音频接口；AC’97模式专用于与AC’97cODEC的连接。通过设置PSC的sICR寄存器可以使Psc工作于不同的模式。MPC5200

6、有6个独立收稿日期：2006—09·18作者简介：孙彬(1979一)，男，河南新县人，杭州电子科技大学微电子cAD研究所硕士研究生，研究方向：unux操作系统，嵌入式系统；马琪(1968一)，男，浙江杭州人，教授，硕士生导师，研究方向：集成电路cAD，嵌入式系统。万方数据2007年第10期孙彬等：基于L-nux操作系统的嵌入式音额系统设计141的PSc，Psc通过串口与音频cODEc连接。只有喝c1和Psc2支持Ac’97模式的连接，即PSCl或Psc2充当Ac’97控制器，通过音频控制连接实现与CODEC芯片的连接。1．2CoDEC连接的实现该系统采用的c0DEc芯片是woI‰n公司生产的w

7、M9703芯片。wM9703是一款符合Ac’97Rev2．1标准的高性能立体声CODEcj占片，它提供全双工18bjts的cODEc功能，支持从8kHz到48k№的采样率且具有高信噪比的良好音效品质。另外还具有模拟3D立体声加强和线性输出等特性。Ⅷ1：52。0中，PScI或PS旺充当Ac’孵控制器，当设置寄存器SIcR的sIM位为0x3的时候，PScl或PsQ就工作于Ac’97模式。PScl或Ps