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Cortex-M3 (NXP LPC1788)之IIS应用--UDA1380进行音频数据播放

2019-07-12 13:57发布

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        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 {MOD}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 #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 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！