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Cortex-M3 (NXP LPC1788)之IIS应用--UDA1380进行音频数据播放

发布时间：2020-08-21 发布时间：
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        LPC1788发送到I2S总线上的音频数据要通过音频解码芯片才能输出模拟音频信号。开发板上使用的是UDA1380，对它的寄存器的配置可以通过L3总线或者I2C总线进行，这里使用I2C总线进行控制，对于I2C总线的操作可以参考之前I2C的介绍。UDA1380的寄存器主要分成3类，系统控制、插值滤波(interpolation filter)、抽取滤波(decimator filter)。插值滤波和DAC转换有关，用于控制控制声音的输出参数。抽取滤波和ADC有关，用于控制对音频的采样。寄存器的地址和功能如图1所示。

图1：UDA1380寄存器地址和功能

        根据图1的红色标记中的内容，可以知道两个滤波器的正常使用需要一个128fs的clock，这个时钟可以通过SYSCLK引脚或者WSI的信号获得。在硬件连接上，通过将LPC1788的MCLK输出的时钟，连接到UDA1380的SYSCLK引脚。因此，我们需要配置I2S的发送模式控制寄存器I2STXMODE，使能TX_REF在MCLK输出，使UDA1380内部产生一个滤波器需要的时钟。

        程序中我们通过I2S发送一段音频数据，该数据是我从WAV格式的文件中去掉WAV头格式后得到的一个纯音频数据数组。该WAV音频为16位双通道 采样频率为44.1KHZ。LPC1788将该数组发送到I2S总线，UDA1380读取该数据进行声音的输出。程序如下

 

  1. #include "i2c.h"  
  2. #include "audio.h"  
  3.   
  4. #define rI2SDAO         (*(volatile unsigned *)(0x400A8000))  
  5. #define rI2STXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A8008))  
  6. #define rI2STXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8020))  
  7. #define rI2STXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A8028))  
  8. #define rI2STXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8030))  
  9.   
  10. #define rI2SDMA1        (*(volatile unsigned *)(0x400A8014))  
  11. #define rI2SDMA2        (*(volatile unsigned *)(0x400A8018))  
  12. #define rI2SSTATE       (*(volatile unsigned *)(0x400A8010))  
  13. #define rI2SIRQ         (*(volatile unsigned *)(0x400A801C))  
  14.   
  15. #define rI2SDAI         (*(volatile unsigned *)(0x400A8004))  
  16. #define rI2SRXFIFO      (*(volatile unsigned *)(0x400A800C))  
  17. #define rI2SRXRATE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8024))  
  18. #define rI2SRXBITRATE   (*(volatile unsigned *)(0x400A802C))  
  19. #define rI2SRXMODE      (*(volatile unsigned *)(0x400A8034))  
  20.   
  21. #define rIOCON_P0_07    (*(volatile unsigned *)(0x4002C01C))  
  22. #define rIOCON_P0_08    (*(volatile unsigned *)(0x4002C020))  
  23. #define rIOCON_P0_09    (*(volatile unsigned *)(0x4002C024))  
  24. #define rIOCON_P1_16    (*(volatile unsigned *)(0x4002C0C0))  
  25.   
  26. #define UDA1380_ADDRESS 0x1A  
  27.   
  28. void Uda1380_WriteData(unsigned char reg, unsigned short int data)  
  29. {  
  30.     unsigned char config[3];  
  31.       
  32.     config[0] = reg;  
  33.     config[1] = (data >> 8) & 0xFF;    //MS  
  34.     config[2] = data&0xFF;             //LS  
  35.       
  36.       
  37.     I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, sizeof(config), 0, 0);  
  38.       
  39.     I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS, config, 1, &config[1], 2);     //校验写入的数据是否正确  
  40.     if((config[1]<<8|config[2]) != data)  
  41.     {  
  42.         while(1);   //写入和读出的数据不一致  
  43.     }  
  44. }  
  45.   
  46. void Uda1380_config()  
  47. {  
  48.     I2C0_Init();  
  49.       
  50.     Uda1380_WriteData(0x7F, 0x0);         //restore L3-default values  
  51.     Uda1380_WriteData(0x01, 0x0);         //数据格式为标准的I2S格式  
  52.       
  53.     Uda1380_WriteData(0x13, 0x0);         //配置音频的输出  
  54.     Uda1380_WriteData(0x14, 0x0);             
  55.   
  56.     Uda1380_WriteData(0x00, 0x2|0x1<<8|0x1<<9);     //使能DAC的时钟，选择使用SYSCLK产生128fs的时钟  
  57.     Uda1380_WriteData(0x02,0x1<<15|0x1<<13|0x1<<10|0x1<<8); //使能DAC 电源  
  58.       
  59. }  
  60.   
  61. int main(void)  
  62. {     
  63.     unsigned int count=0, i;  
  64.     unsigned char flag=1;  
  65.       
  66.     rIOCON_P0_07 = (rIOCON_P0_07&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SCK  
  67.     rIOCON_P0_08 = (rIOCON_P0_08&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_WS  
  68.     rIOCON_P0_09 = (rIOCON_P0_09&(~0x3))|0x1;   //I2S_TX_SDA  
  69.     rIOCON_P1_16 = (rIOCON_P1_16&(~0x3))|0x2;   //I2SMCLK  
  70.     rPCONP |= 0x1<<27;  
  71.       
  72.     rI2SDAO = (16 - 1)<<6 | 0x1<<4 | 0x1<<3  |0x1;  //16位, 立体音， 禁止发送  
  73.   
  74.     rI2STXMODE |= 0x1<<3;       //使能MCLK输出，使TX_REF输出到UDA1380的SYSCLK引脚  
  75.       
  76.     rI2STXRATE = 0x1<<8|0x1;    //配置分数速率寄存器 得到TX_REF=CCLK/(1/1)/2  
  77.     rI2STXBITRATE = CCLK/2/(44100*2*16) - 1;  //44.1KHZ采样16位  
  78.       
  79.     for(i = 0; i <0x1000000; i++);  //延时 等待UDA1380内部通过SYSCLK产生稳定的128fs提供插值滤波和抽取滤波使用  
  80.       
  81.     Uda1380_config();  
  82.       
  83.     rI2SDAO &= ~ (1<<4);  
  84.     rI2SDAO &= ~ (1<<3);  
  85.     rI2SDAO &= ~ (1<<15);   //启动I2S数据传输  
  86.       
  87.     while(flag)  
  88.     {  
  89.         if(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)<=4)       //如果发送FIFO中的数据小于或等于4个字  
  90.         {  
  91.             for(i=0; i<8-(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)); i++)     //将FIFO填充到8个字  
  92.             {  
  93.                 rI2STXFIFO = *(unsigned int *)(audio + count);  //转换成int类型的指针，从指针指向的位置读取32位数据  
  94.                   
  95.                 count+=4;               //读取一个字，相当于读取char类型数组中的4个元素  
  96.                  
  97.                 if(count>=sizeof(audio)) //数组中的数据发送完  
  98.                 {  
  99.                     flag = 0;  
  100.                     break;  
  101.                 }  
  102.             }  
  103.         }  
  104.     }  
  105.       
  106.     rI2SDAO |= 0x1<<3|0x1<<4;   //停止I2S传输  
  107.       
  108.     return 0;  
  109. }  
下面对程序需要注意的做下说明：

 

1，i2c.h中是上一篇介绍I2C总线中所用的函数，aduio.h中存放的是音频数据的数组，const unsigned char audio[]={0,0,0,0,0,......................

2，I2C总线每次发送的数据为1个字节，而UDA1380的寄存器为16为，因此我们先发送高字节然后再发送低字节，具体的时序可以参考UDA1380的数据手册。

3，程序中配置发送控制寄存器I2STXMODE使能了MCLK输出TX_REF的时钟到UDA1380的SYSCLK引脚，而UDA1380中配置成使用该时钟产生内部滤波器需要的128fs的时钟。在图1中标志中说明run at ....因此在程序中配置UDA1380之前，使用了一个for延时，用于等待UDA1380内部产生稳定的128fs时钟。只有这样才能正确的配置0x10之后的滤波器相关寄存器。否则对0x10之后的滤波器相关寄存器操作会失败。这点没有验证，但是在debug调试的时候可以正常的有声音输出，但是下载到板子上运行，则没有效果。如果去掉for循环延时效果也不正常发音。如果不使能MCLK输出，则写0x13寄存器的值不会成功，读取该寄存器的值永远都是其默认值。因此推测和UDA1380的SYSCLK产生内部滤波器使用的128fs时钟有关。 

      参考了linux内核里面的uda1380的驱动，其中也提到了配置0x10以后的滤波器相关寄存器要满足条件


 

  1. 107         /* the interpolator & decimator regs must only be written when the  
  2. 108          * codec DAI is active.  
  3. 109          */  

 

 

谁有这方面的经验，希望多指教！

 

关键字：Cortex-M3  LPC1788  UDA1380  音频数据 

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