基于DSP的聲效芯片CS4235嵌入式系統(tǒng)解析

引 言
　　聲卡技術(shù)是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，
　　
　　它的出現(xiàn)使得計(jì)算機(jī)更富表達(dá)力。目前，由于采用的錄放音芯片結(jié)構(gòu)簡單、采樣率過低而使得嵌入式系統(tǒng)中的音質(zhì)效果比較差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們對高檔生活、學(xué)習(xí)用嵌入式系統(tǒng)的要求。如果能將聲卡技術(shù)應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中，由于聲卡的強(qiáng)大功能，必將使整個(gè)系統(tǒng)的聲音質(zhì)量上升一個(gè)新的臺階。通過分析，WSS（Windows Sound System）兼容聲卡和PC機(jī)ISA總線的接口原理，我們將其中的聲效芯片CS4235應(yīng)用到基于DSP的嵌入式系統(tǒng)中。不用現(xiàn)成的聲卡而利用其上的聲效芯片是因?yàn)檫@樣做設(shè)計(jì)起來更靈活方便，可根據(jù)系統(tǒng)需要增刪相應(yīng)的功能；不用MCS51系列而采用DSP，是因?yàn)閷β暱ú僮餍枰嗟南到y(tǒng)資源，MCS51并不具備此能力，否則硬件接口電路將相當(dāng)復(fù)雜。
　　1 CS4235原理與結(jié)構(gòu)
　　1.1 聲卡工作原理
　　
　　圖1示出了聲卡的基本工作原理：主機(jī)通過總線將數(shù)字化的聲音信號以PCM的方式送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A），將數(shù)字信號變成模擬的音頻信號；同時(shí)又可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）將麥克風(fēng)或CD的輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種處理。
　　1.2 CS4235功能結(jié)構(gòu)
　　WSS是Microsoft公司為統(tǒng)一聲卡的標(biāo)準(zhǔn)，最終為應(yīng)用提供方便而提出的Windows 環(huán)境下多媒體擴(kuò)展定義的一個(gè)音頻子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括硬件平臺和軟件接口［1］。CS4235就是一種適應(yīng)于WSS并且提供了ISA總線接口的聲卡核心芯片，除了聲音的采集和播放外，其它控制全部依賴于主機(jī)；它占用較多的主機(jī)時(shí)間，但成本比較低。CS4235的功能框圖如圖2所示。從圖2中可以看出，CS4235是一個(gè)完整的音頻子系統(tǒng)集成電路，提供了16位立體聲ADC及DAC、片內(nèi)可重構(gòu)數(shù)字濾波器、可編程增益值及衰減值的模擬和數(shù)字混合器、可選串行接口、具有同時(shí)錄音和播放能力的全雙工通道。CS4235的文檔說明見參考文獻(xiàn)［2］。
　　限于篇幅，這里不介紹CS4235的模擬硬件部分，而主要研究CS4235與DSP的數(shù)字硬件接口問題。由于TMS320F206（簡稱F206）是一種低價(jià)格、高性能的16位定點(diǎn)運(yùn)算數(shù)字信號處理器（DSP），性價(jià)比極高，目前已成為高檔單片機(jī)的理想替代品，在通信、語音處理、軍事、儀器儀表、圖像處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［3］，因而系統(tǒng)中選用F206作為DSP。CS4235提供的8位并行接口與ISA總線兼容，是否也與DSP的外部擴(kuò)展總線兼容呢？表1中列出了CS4235和ISA總線接口的信號引腳及簡單描述，相應(yīng)地也列出了F206的對應(yīng)引腳。從表1可以看出，要實(shí)現(xiàn)DSP對CS4235的直接操作，DSP系統(tǒng)必須提供上述ISA總線信號。DSP芯片一般可提供數(shù)據(jù)信號線、地址信號線、I/O讀寫信號線和READY信號線，同時(shí)還擁有多個(gè)中斷輸入引腳；但并不直接具備DMA功能引腳，這給DSP與CS4235之間的接口帶來了不便，也正是本文所要解決的主要問題。表1 CS4235和ISA總線接口的信號引腳 信號引腳簡單描述 DSP（F206）對應(yīng)引腳 SD《7：0》 雙向系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線 D《7：0》 SA《11:0》 系統(tǒng)地址總線 A《11：0》 IOR I/O讀命令由IS和RD譯碼得到IQW=IS+WR IOW I/O寫命令無 AEN 地址使能信號 READY IOCHRDY I/O通道準(zhǔn)備好 INT2（實(shí)際應(yīng)用中，只需選擇1根中斷線與DSP相連） IRQ 中斷申請信號：IRQA=IRQ5，IRQB=IRQ7 IRQC=IRQ9，IRQC=IRQ11，IRQD=IRQ11 IRQE=IRQ12，IRQF=IRQ15，IRQG=IRQ10 無 DRQ DMA申請信號：DRQA=DRQ0 DRQB=DRQ1 DRQC=DRQ3 無 DACK DMA應(yīng)答信號：DACKA=DACK0 DACK1=DAC中，DACKC=DACK3 RS RESET 聲卡復(fù)位信號