嵌入式系统中的IIS音频接口技术的研究

　　1 IIS总线

　　IIS(Integrate InteRFace of Sound)即集成音频接口，在上个世纪80年代首先被Philips公司用于消费产品的音频设备，并在一个称为LRCLK(Left／Right CLOCK)的信号机制中经过多路转换，将两路音频信号合成单一的数据队列。当LRCLK为高时，左声道数据被传输；LRCLK为低时，右声道数据被传输(也可以反过来，高低与左右声音的对应可以自定义)。对于多通道系统，在同样的BCLK和LRCLK条件下，并行执行几个数据队列也是可能的。由于IIS、PCM和类似的音频接口不能提供寄存器入口，因此需要独立的控制接口。

　　IIS总线一般具有4根信号线，如图1所示，包括串行数据输入(IISDI)、串行数据输出(IISD0)、左／右声道选择(IISLRCK)和串行数据时钟(IISCLK)；产生IISLRCK和IISCLK的是主设备。

　　2 IIS音频驱动实现

　　音频驱动有3种模式：MDD／PDD模式、Wavedev2模式、UAM模式。它们相同的地方很明显：接口相同，都是流驱动，透过流接口与上层的waveapi.dll交互。

　　第1种MDD／PDD模式是最早的模式，也是其他驱动常见的分层模式。如果使用CE提供的MDD(wavem—dd．1ib)，会受到一些限制：仅支持一个设备；一个设置仅支持一个流；对循环的支持不大可靠；对流的支持较弱。当然，由于提供了源码，可以自己修改MDD，突破以上这些限制。

　　第2种Wavedev2模式，是因为2000年的Smartphone项目产生了新的要求，这些需求需要大改MDD／PDD。比如上面的限制2，根据CE的开发历史，此时waveapi．dll也不支持software mixer，这就是说只能同时允许一个应用在播放。所以根据当时情况，CE的多媒体开发团队设计了Wavedev2模式。这是一个单体(不分层)的驱动模式，平台相关的模块都在hwctxt．h和hwetxt．cpp中，此外还加入了midi支持、software mixer支持、S／PDlF接口、gain class接口、forcespeaker接口，等等。因此，开发Smartphone或者PPC，这个模式是挺适合的。

　　第3种UAM模式，即统一音频模式(Unified AudioModel)，在开发WinCE4．2时，要增加对DirectSound的支持，而且有一些音频设备是支持硬件mixer的，对此使用UAM是很好的选择。

　　本测试采用MDD／PDD的驱动结构，下面讲述本驱动的关键点。

　　2．1 DMA控制及驱动

　　通俗地讲，DMA(直接内存存取)不需要CPU干扰也不消耗CPU资源，可以把音频数据自动地从系统总线搬到IIS总线上；如果音频平均按采样频率44．1 kHz、16位字长、左右2声道计算，码流为1.411 Mbps，通常在1～3Mbps，所以采用DMA传输十分必要。

　　2．2 时钟配置

　　只要位时钟和采样时钟能匹配好，IIS数据格式主从一致，DMA配置好，音频就可以工作了。

　　IIS数据格式主要分3种：左对齐、右对齐、IIS格式。声音听起来“怪怪地”，就是数据格式不对。频率计算方法如表1所列。

　　IIS主设备时钟频率可以通过采样频率来选择。IIS主设备时钟频率是由IIS预分频器产生的(IIS主设备时钟频率=MCLK／预分频器值)，因此必须选择合适的预分频器的值和CODECLK的采样频率类型(256或者384fs)，才能获得合适的IISLRC采样频率(IISLRCK频率=IIS主设备时钟频率／CODECLK的采样频率类型)；串行位采样频率类型(16／32／48fs)可以通过配置每个通道的串行位数和CODECLK采样频率类型来完成，它们之间的关系如表2所列。

　　如晶振频率为16．934 4 MHz，通过384分频为44．1kHz(采样频率就是这么来的)。

　　位时钟频率=采样频率×数据位×2=44．1 kHz×16×2=1．411 MHz

　　对于其他频率的晶振或是来自于总线的时钟频率，就要计算出IISC0N中的分频系数了，以最大限度拟合CODECLK。

　　2．3 CODEC控制

　　目前有SPI、I2C和L3三种总线控制CODEC。L3总线(L3MODE、L3CLOCK、L3DATA)都是由通用的I／O端口来控制的。其中L3接口实际上是一种串行接口，它由3根信号线组成，完成处理器和C0DEC之间的数据和控制信号交换。UDAl341TS就是采用L3接口的。

　　L3DATA：处理器接口数据线。

　　L3MODE：处理器接口模式信号线。

　　L3CLOCK：处理器接口时钟信号线。

　　三种控制方式中以I2C最为常见。其中I2C又分为寄存器方式和I／O模拟方式两种，I／O模拟方式的可移植性好，仅I／0模拟方式的I2C驱动又可分为8位、9位、16位，以及是否带子地址、是否可以连读连写、是否要兼容SCCB总线。

　　2．4 音量控制节点

　　使用音量调节的地方较多。图2是音量控制节点的一般模型。

　　①处的增益由播放器的音量控制功能决定，最大是0dB。也就是说，最多只能还原出原信号强度。

　　②和③处的增益由Coded IC自身控制，WM8731没有产生增益功能，②处容易引入信号失真，一般置为O dB，codec加大音量时主要在③处提高增益。