《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 嵌入式技術 > 設計應用 > 基于SoC的音頻IP模塊設計
基于SoC的音頻IP模塊設計
摘要: IP核重復利用可以提高設計能力,節省設計人員可以縮短上市時間,更好的利用現有的工藝技術,降低成本。基于此筆者設計了基于SoC的音頻接口IP模塊。
關鍵詞: SOC 音頻 IP APB IIS總線
Abstract:
Key words :

  隨著集成電路設計技術和深亞微米制造技術的發展,集成電路已進入了片上系統時代。由于SoC結構極其復雜,對于設計者而言,數百萬門規模的系統級芯片設計不可能一切從頭開始,隨著集成電路設計技術的發展,IP核的開發己成為不可忽視的發展趨勢,它的出現為SoC的實現和發展提供了基礎。IP稱之為知識產權,它可以認為是封裝在硬件設計中的可重復利用的軟件,就功能而言,IP核可以定義為SoC的基本電路功能塊又稱為內核,可由用戶或專用IC公司或獨立的公司開發而成,IP核的顯著特點是具有重用性。鑒于SoC系統設計者很難獨自開發、維護和移植所有必須的IP核,所以在Soc設計中必然要用到第3方的 IP核,當IP核被轉移到用戶設計與制造工藝中時,IP核被重復利用了,具有自主知識產權的IP核的復用是Soc設計中解決設計層次、產品成本、設計周期和降低風險的關鍵環節是SoC設計中的關鍵技術。IP核重復利用可以提高設計能力,節省設計人員可以縮短上市時間,更好的利用現有的工藝技術,降低成本。基于此筆者設計了基于SoC的音頻接口IP模塊。

  1 APB與IIS總線

  APB(Advanced Peripheral Bus)是AMBA(Advanced Microcontrollel Bus Architectrure)組成部分,是用于低功耗和減少接口復雜度而設計的。APB用于帶寬,低速,低性能要求,無管線操作的外圍設備。APB總線操作包括Setup和Enable兩個狀態。其中APB讀操作只需在Enable狀態數據有效,寫操作要求寫數據在整個寫操作期間保持有效。

  APB協議規定每個傳輸只與時鐘上升沿相關。這就使APB外圍設備很容易被集成在設計之中,特點如下:

(1)在高頻操作的性能改進;
(2)獨立的脈沖時鐘;
(3)靜態時鐘分析比較簡單,因為用單時鐘沿觸發;
(4)自測試邏輯插入沒有特別的條件需要考慮;
(5)在ASIC庫中有性能很好的上升沿寄存器;

  APB狀態機,如圖1所示。

APB狀態機

  APB這3個狀態描述如下:

  IDLE:默認初始狀態。

  Setup:當有一個傳輸請求,總線將進入Setup狀態,當PSELx,信號被選擇。總線只在Setup狀態停留一個周期,并將在時鐘的上升沿進入Enable狀態。

  Enable:在Enable狀態中,PEnable有效,地址信號,讀寫信號,選擇信號將保持穩定,當狀態從Setup到Enable狀態。 Enable狀態僅僅維持一個時鐘,如果沒有傳輸發生,系統將回到IDLE,如果有傳輸發生,系統狀態將進入Setup狀態。當從Enable狀態到 Setup狀態時允許有短脈沖干擾。

  IIS總線:在飛利浦公司的IIS標準中,既規定了硬件接口規范,也規定了數字音頻數據的格式。IIS總線擁有3條數據線進行數據傳輸:數據傳輸線 (DS),選擇線(WS),時鐘線(SCK)。在數據傳輸過程中,發送端(Transmitter)和接收端(Receiver)具有相同的時鐘信號,發送端作為主導裝置(Master)時,產生位時鐘信號、命令(聲道)選擇信號和數據。在綜合的系統中,可能具有幾個發送端和接收端,使識別發送端比較困難。在這樣的系統中,可以設置一個控制器(Controller)來作為系統的主導裝置來識別多路的數字音頻信號的數據流,此時發送端成為在外部時鐘控制下的從屬裝置(Stave),系統的主導裝置也可以與發送端或接收端相結合,這需要通過對硬件或軟件的設置來激活。它擁有3種模式,如圖2所示。

IIS總線

  IIS有時序信號圖,如下所述。串行時鐘信號(SCK):即對應數字音頻的每一位數據,SCK對應1個脈沖。SCK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數。

聲道選擇信號(WS):用于切換左右聲道的數據。WS的頻率等于采樣頻率。
串行數據信號(SD):就是用二進制補碼表示的音頻數據。

  典型時序,如圖3所示。

典型時序

  IIS格式的信號無論有多少位有效數據,數據的最高位總是被最先傳輸,在WS變化,也就是一幀開始后的第2個SCK脈沖處,因此最高位擁有固定的位置,而最低位的位置則是依賴于數據的有效位數。也就使得接收端與發送端的有效位數可以不同。如果接收端能處理的有效位數少于發送端,可以放棄數據幀中多余的低位數據,如果接收端能處理的有效位數多于發送端,可以自行補足剩余的位(常補足為零)。這種同步機制使得數字音頻設備的互連更加方便,而且不會造成數據錯位。為了保證數字音頻信號的正確傳輸,發送端和接收端應該采用相同的數據格式和長度。對IIS格式來說數據長度可以不同。

   2 音頻IP模塊設計

  音頻IP模塊,完成APB總線協議到IIS協議的轉換,實現音頻的輸出,并根據任務要求,設置各種寄存器和中斷輸出。音頻輸出模塊(APB_IIS)示意框圖,如圖4所示。

 

示意框圖

  APB_IIS模塊由以下5個模塊組成:APB接口模塊,APB接口模塊主要是遵守AMBA協議,完成讀寫數據的譯碼。符合APB協議完成寄存器讀寫,實現寄存器register_t的配置,狀態讀寫。

  寄存器模塊(register_t),完成各種功能寄存器的設置。register_t模塊,包含配置寄存器模塊(tx_config),屏蔽寄存器 (tx_intmask),狀態寄存器(tx_instate),頻率配置寄存器模塊(tx_frequency),FIFO寫數據地址 (fifo_data)。

  FIFO模塊(fifo_t),的功能是從一個高速時鐘域到低速時鐘域數據的緩沖,并產生標志信號,用于中斷產生。

  IIS接口模塊(i2s_t),i2s_t模塊遵守IIS協議,并完成數據的輸出。

  本模塊符合以下功能要求:

(1)傳輸音頻(Transmitter)模塊;
(2)主模式,由時鐘由外部提供(12 M);
(3)支持時序兩種模式音頻輸出;
(4)分頻器實現8/11/12/16/22.059/24./32/44.11/48(kHz)頻率數據傳輸;
(5)內部記數器完成16音頻數據的記數;
(6)數據的并串轉換。

  中斷模塊(interrupt_generate),中斷信號是通過FIFO模塊的標志信號和屏蔽寄存器(tx_intmask)信號產生中斷信號給系統的中斷控制器。

  3 仿真結果

  圖5為APB接口邏輯讀寫時序和IIS輸出時序的局部波形仿真。時序仿真證明符合規范和功能要求。

局部波形仿真

  4 結束語

  文中根據協議和實際需求設計一個APB轉IIS的模塊,具體描述了協議,功能規范,完成RTL代碼描述和功能驗證,得出正確可移植的音頻IP模塊。由于模塊是有各個分立的模塊單元組成,所以再根據實際需求修改模塊是非常容易的。

此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
主站蜘蛛池模板: 成人在线你懂的 | 国产精品美女挤奶视频 | 欧美激情精品久久久久久不卡 | 久久福利一区二区三区 | 免费在线视频网站 | 精品的一区二区三区 | 99久久免费国产精精品 | 97视频在线观看免费 | 四虎成人精品在永久免费 | 国产精品久久天天影视 | 久久国产成人午夜aⅴ影院 久久国产成人精品国产成人亚洲 | 三级韩国一区久久二区综合 | 日本中文字幕在线观看 | 久久久久久国产精品免费免 | 久久婷婷人人澡人人爱91 | 成人久久影院 | 99夜色| 国产欧美日韩综合精品一区二区三区 | 成人免费黄色小视频 | 啪啪网站色大全免费 | 国产va在线 | 国产精品九九免费视频 | 免费国产成人α片 | 精品国精品国产自在久国产应用 | 免费视频不卡一区二区三区 | 九月丁香激情综合婷婷玉立 | 青春韩国无删减版电影在线观看 | 精品一区二区久久久久久久网站 | avtt天堂网 | 182tv精品视频在线播放 | 国产色婷婷精品综合在线 | 99爱免费观看视频在线 | 久久久久99 | 成 人 黄 色视频免费播放 | 欧美在线a| 国产精品一级毛片不收费 | 久久国产免费 | 久久这里只精品国产99热 | 日本视频免费 | 黄色网五月天 | 午夜国产福利在线 |