音频编解码应用系统设计（二）

三


硬件电路设计


3.1

音频

A/D

单元


在多媒体处理应用
中，音频的采集是最基本的，因为它是对原始数据的获取，是所有处理的基础。从模拟信号源来的信号经模数转换后，再由
ARM
加以处理，才可供使
用或存储为素材。

一般来说，高速的音
频采集单元需要
A/D
单元具有较高的采样速率和工作带宽，应具有较大的信噪比动态范围。三者的关系如下：

SNR=6.02B+1.76+101g(?s/2?max

(24-4)

其中，
SNR
为输出信号的信噪
比，
B
为比特分辨数，即
A/D
的转换位数，
?s
为采样速率，
?max
为输入模拟信号的最高频率。

如图
24-5
所示，通过音频
A/D
采集单元可以接收来自音频输入端的模拟立体声信号，
20
位音频
(
双声道立体声
)
。



音频
A/D
采集主要完成立体声的
音频信号采样，将模拟立体声音频信号转换成标准的符合
II
总线标准格式的数字音频
信号，输出给
ARM
进行音频编码及音视频流合成。在本系统中，采用的是主动模式，串行格式
O
，芯片的主时钟信号的频率为
12.288MHz
，对应的采样频率为
48kHz
，左右声道信号和数据时钟信号都是
输入的，串行数据跟外部输入的左右声道信号和数据时钟信号同步。

3.2


与

ARM

音频接口


ARM
通
过
IIS
总线接口连接音频采集单元，
ARM
的
IIS
模块连接如图
24-6
所示。它可以作为连接
8
位或
16
位立体声编解码集成电路接口，
IIS
总线接口提供了内置
FIFO
的
DMA
传送模式，可以同时接收和发送，或单独接收和发送。



四


软件设计


划分好编解码各个任务是整个程序
框架设计最重要的工作，而且必须保证一次任务轮询时间不会过长。整个系统的主要工作是对音频数据流的处理。

对音频数据流的处理划分为两个任
务来调度，由于
ARM
的
IIS
控制器支持一路音频数
据的传输，就将其中的音频采集工作
(
采集的语音数据
)
直接完成，即端口每发送或接收到一个单元的音频数据，都会自动将其传送到一个内部的缓存区，减少对
CPU
资源的占用。

处理工作也可以借用中断服务程
序，完成一次把从采集进来的一定量数据搬到内存里面的同时，完成同等数据量的放音工作，这样就不会再出现迟缓的现象。具体程序如下：











IIS
可以发送和接收采样量化过的声音数据，具体的采样量化由音频编码完成。在接收方向，将模拟声音采样
量化；在发送方向，将声音数据还原为模拟声音。

五


实例总结


本章介绍了一种基于
ARM
系统
IIS
音频总线接口的音频编解码终端的设计与实现，对音频编解码
系统需求、硬件结构、软件系统框架设计进行详细的分析和描述。系统的所有数据传输都遵循前几章讲述的标准网络协议，音频信号以
UDF
，协议的方式传送，控制信号和文本信号则以
TCP/IP
方式传送。