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WinCE下TSC2101音频系统的设计与实现

2013-11-27 11:00
Radow
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  近年来掀起了嵌入式系统应用的热潮,嵌入式系统已经渗透到我们生活中的每个角落,工业、服务业、消费电子等等。Windows CE是一个开放的、可裁剪的、32位的实时嵌入式操作系统。它具有可靠性好、实时性高、内核体积小的特点,被广泛用于各种嵌入式智能设备的开发;在这些嵌入式应用中,音频模块成为了大多数产品不可或缺的一部份。

  音频系统的硬件实现

  本设计中的音频驱动采用Unified Audio模型实现,基于Intel Xscale PXA272处理器和TI 的TSC2101音频芯片,使用了基于I2S(Inter-IC Sound)总线的音频系统体系结构,系统原理图如图1所示。Intel Xscale PXA272芯片集成了I2S控制器,通过I2S总线处理音频数据。

WinCE下TSC2101音频系统的设计与实现

图1 系统原理图

  I2S是菲利浦公司提出的串行数字音频总线协议。PXA272的I2S控制器控制了I2S链接,I2S控制器由数据缓冲、状态和控制寄存器、计数器组成。它们将系统内存和外设的音频解码芯片(TSC2101)连接,产生同步音频。播放音频文件时,I2S控制器通过I2SLINK连接将系统内存中数字化的声音样本发送到外设的TSC2101音频解码芯片中,然后由TSC2101芯片的数模转换器将数字音频信号转换成模拟信号。

  I2S控制器通过DMA方式来访问。DMA方式下,DMA控制器只能通过串行音频数据寄存器(SADR)访问FIFO。DMA控制器通常以8、16或32字节大小的块存取FIFO队列数据的。

  本设计中采用的音频芯片TSC2101集成了立体声音频解码、触摸屏控制芯片,立体声DAC能以高达48Kb/s的采样率播放音频文件,专供PDA、PMP、智能手机和MP3播放机使用。TSC2101 将扬声器放大器、耳机放大器和四线触摸屏控制器与音频编解码器集成再一起,带有一个立体声头戴送受话器接口、一个手机送受话器接口、一个单声道8Ω扬声器放大器以及一个32Ω受话器驱动器,并集成有一个电池监控器和一个片上温度传感器。

  TSC2101芯片的电路设计如图2所示。

WinCE下TSC2101音频系统的设计与实现

图2 TSC2101芯片电路设计

  本设计为TSC2101在智能手机中的运用,CP-IN为通信模块的语音输入,CP-OUT则为音频系统到通信模块的输出,在实际的应用中MIC1可以通过TSC2101的内部PGA(可编程增益放大)、AGC(自动增益控制)电路连接到CP-OUT,实现智能手机的话筒功能;同时,MIC1输入还可以通过内部的ADC将语音数据采样后经I2S总线传输到处理器存储空间实现录音功能。当然,在智能手机通话的同时,还可以实现通话录音功能。电路图中的38~41引脚为SPI接口,42~46引脚为I2S控制引脚,引脚9~12为触摸屏输入,引脚27和28为音频输出可以连接耳机,引脚26连接手机听筒,引脚33、35连接外置扬声器。

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