Windows CE是一個開放的、可裁剪的、32位的實時嵌入式操作系統(tǒng)。它具有可靠性好、實時性高、內(nèi)核體積小的特點，所以被廣泛用于各種嵌入式智能設(shè)備的開發(fā)，其應(yīng)用涉及工業(yè)控制、信息家電、移動通信、汽車電子、個人電子消費品等各個領(lǐng)域，是當(dāng)今應(yīng)用最多、增長最快的嵌入式操作系統(tǒng)。而在這些嵌入式應(yīng)用中，音頻模塊成為了大多數(shù)產(chǎn)品不可或缺的一部份。本文針對Windows CE操作系統(tǒng)，構(gòu)造了基于Intel Xscale PXA272和TSC2101音頻芯片的音頻系統(tǒng)，并簡要介紹了其實現(xiàn)方法。

　　音頻系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)

　　本設(shè)計中的音頻驅(qū)動采用Unified Audio模型實現(xiàn)，基于Intel Xscale PXA272處理器和TI 的TSC2101音頻芯片，使用了基于I2S(Inter-IC Sound)總線的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)原理圖如圖1所示。Intel Xscale PXA272芯片集成了I2S控制器，通過I2S總線處理音頻數(shù)據(jù)。其他信號(如控制信號)則需要單獨傳輸，在本設(shè)計中將Xscale PXA272芯片的SSP串口配置為SPI串口以實現(xiàn)控制信號的傳輸。

　　圖1 系統(tǒng)原理圖

　　I2S是菲利浦公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議。PXA272的I2S控制器控制了I2S鏈接，I2S控制器由數(shù)據(jù)緩沖、狀態(tài)和控制寄存器、計數(shù)器組成。它們將系統(tǒng)內(nèi)存和外設(shè)的音頻解碼芯片(TSC2101)連接，產(chǎn)生同步音頻。播放音頻文件時，I2S控制器通過I2SLINK連接將系統(tǒng)內(nèi)存中數(shù)字化的聲音樣本發(fā)送到外設(shè)的TSC2101音頻解碼芯片中，然后由TSC2101芯片的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。

　　對于錄音來說，I2S控制器從外部的TSC2101音頻芯片接收到數(shù)字信號，然后將它們存儲到系統(tǒng)內(nèi)存中。I2S提供了普通I2S和MSB-justified-I2S格式。通過5根引腳連接TSC2101芯片和PXA272的I2S控制器，形成音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。I2S控制器必需的信號主要有：一個碼率時鐘，可以引用外部或者內(nèi)部時鐘源;一個控制信號提供“左/右”聲道控制信息;兩個串行音頻引腳，一個輸出一個輸入;碼率時鐘，I2S控制器會將可選的系統(tǒng)時鐘信號也發(fā)送到外部解碼器中。

　　I2S控制器通過DMA方式來訪問。DMA方式下，DMA控制器只能通過串行音頻數(shù)據(jù)寄存器(SADR)訪問FIFO。DMA控制器通常以8、16或32字節(jié)大小的塊存取FIFO隊列數(shù)據(jù)的。

　　本設(shè)計中采用的音頻芯片TSC2101集成了立體聲音頻解碼、觸摸屏控制芯片，立體聲DAC能以高達(dá)48Kb/s的采樣率播放音頻文件，專供PDA、PMP、智能手機和MP3播放機使用。TSC2101 將揚聲器放大器、耳機放大器和四線觸摸屏控制器與音頻編解碼器集成再一起，帶有一個立體聲頭戴送受話器接口、一個手機送受話器接口、一個單聲道8Ω揚聲器放大器以及一個32Ω受話器驅(qū)動器，并集成有一個電池監(jiān)控器和一個片上溫度傳感器。

　　TSC2101芯片的電路設(shè)計如圖2所示。

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　　圖2 TSC2101芯片電路設(shè)計

　　本設(shè)計為TSC2101在智能手機中的運用，CP-IN為通信模塊的語音輸入，CP-OUT則為音頻系統(tǒng)到通信模塊的輸出，在實際的應(yīng)用中MIC1可以通過TSC2101的內(nèi)部PGA(可編程增益放大)、AGC(自動增益控制)電路連接到CP-OUT，實現(xiàn)智能手機的話筒功能;同時，MIC1輸入還可以通過內(nèi)部的ADC將語音數(shù)據(jù)采樣后經(jīng)I2S總線傳輸?shù)教幚砥鞔鎯臻g實現(xiàn)錄音功能。當(dāng)然，在智能手機通話的同時，還可以實現(xiàn)通話錄音功能。電路圖中的38～41引腳為SPI接口，42～46引腳為I2S控制引腳，引腳9～12為觸摸屏輸入，引腳27和28為音頻輸出可以連接耳機，引腳26連接手機聽筒，引腳33、35連接外置揚聲器。

　　采用Unified Audio模型實現(xiàn)音頻驅(qū)動

　　音頻驅(qū)動的實現(xiàn)方式包括MDD-PDD分層模式和不分層的Unified Audio模型。MDD-PDD作為直接實現(xiàn)流接口的一種方法，使用微軟提供的模型設(shè)備驅(qū)動程序