IIS接口的FPGA实现

　　由于IIS总线只处理声音数据，其他信号必须单独传输，所以为了控制UDA1341TS而设计了L3接口。在FPGA实现L3接口时，根据UDA1341TS操作模式的不同，设计了两个元件。图3中元件L3_2B_Mod用于只需传输1字节地址和1字节数据的情况，而L3_3B_Mod则用来传输1字节地址和两字节数据。

　　为了便于控制，在元件ARM_Interface中专门设置了一个控制寄存器来控制L3接口的工作模式，该寄存器偏移地址为0x01100，其高4位有定义。最高位为接口允许位TRANS_EN，为‘1’时L3接口启动工作，为‘0’时停止;次高位为L3接口工作模式选择位TRANSMODE，为‘0’时选择L3_2B_Mod，为‘1’时选择L3_3B_Mod;接下来的二位用于选择寄存器。

　　实际设计实现的元件L3_3B_Mod时序仿真图见图5。

　　图5显示的是L3接口DATA0扩展地址模式时序图，共传输了3字节数据，即1个地址字节、2个数据字节。地址字节的高6位为UDA1341TS地址，低2位选择DATA0操作模式，紧接着的数据字节最高两位为‘11’选择扩展地址模式，这意味着该字节后面还要传输1字节数据。图5中的3字节分别为0x14、0xC4和0xF0，该命令将打开输入通道的自动增益控制。L3接口要求串行数据的低位在前传输，这一点与IIS有所不同。

　　实现L3_3B_Mod元件时引入了一个参考时钟REF_CLK，由一个5位计数器对该时钟信号计数，根据L3接口在3字节操作时的时钟信号图案，控制由REF_CLK生成L3CLOCK，得到L3CLOCK之后，L3接口的操作均以此时钟信号来同步。

　　元件L3_2B_Mod设计及仿真结果与L3_2B_Mod类似。

　　3 测试方法及结果

　　在以S3C4510B为核心的嵌入式系统中，根据存储器配置情况，选择一段未用的存储空间，将FPGA实现的寄存器映射成S3C4510B在该段存储空间中的存储单元，这样就可以用C语言编程来访问这些存储单元，从而实现对UDA1341TS的控制。实际选择了S3C4510B的可重定位片选信号nRCS1作为FPGA实现的寄存器基地址选择信号，并将该片选地址定位为0x12000000，这样各寄存器的实际地址如表1。

　　根据UDA1341TS命令列表，在Hitool For ARM support μClinux软件开发环境下，编写C语言程序，测试STATUS操作和DATA0操作功能及结果。程序运行之前需要用JTAG下载电缆将ISE开发环境下生成的bit文件下载 到FPGA芯片中，以实现要求的功能。

　　经实际测试，通过FPGA实现的IIS总线和L3接口，S3C4510B可以控制UDA1341TS芯片完成各种操作，实现STATUS操作模式和DATA0模式的各种控制功能，并可用DATA1操作模式获取音频数据重放时的峰值电平。

　　编写测试程序，输出1kHz正弦信号，并控制声道、音量、静音等变化，示波器观察和耳机听到的结果正确。

　　编写测试程序，读入麦克风音频信号，分时由左右声道输出，测试结果正确。

　　本设计采用音频接口专用芯片UDA1341TS，并通过FPGA实现了IIS总线和L3接口，使得基于S3C4510B的嵌入式系统可以方便地扩展音频功能，实验结果正确。

　　在本文工作的基础上，可以进一步发挥FPGA的灵活性。如可以利用FPGA实现DSP功能，从而提供音频DSP处理或编码解码;也可以与SoPC相结合，作为音频接口模块，为片上系统提供音频接口。