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

作者：时间：2016-11-19来源：网络收藏

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。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/318458.htm

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

#include"i2c.h"
#include"audio.h"
#definerI2SDAO(*(volatileunsigned*)(0x400A8000))
#definerI2STXFIFO(*(volatileunsigned*)(0x400A8008))
#definerI2STXRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8020))
#definerI2STXBITRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8028))
#definerI2STXMODE(*(volatileunsigned*)(0x400A8030))
#definerI2SDMA1(*(volatileunsigned*)(0x400A8014))
#definerI2SDMA2(*(volatileunsigned*)(0x400A8018))
#definerI2SSTATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8010))
#definerI2SIRQ(*(volatileunsigned*)(0x400A801C))
#definerI2SDAI(*(volatileunsigned*)(0x400A8004))
#definerI2SRXFIFO(*(volatileunsigned*)(0x400A800C))
#definerI2SRXRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8024))
#definerI2SRXBITRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A802C))
#definerI2SRXMODE(*(volatileunsigned*)(0x400A8034))
#definerIOCON_P0_07(*(volatileunsigned*)(0x4002C01C))
#definerIOCON_P0_08(*(volatileunsigned*)(0x4002C020))
#definerIOCON_P0_09(*(volatileunsigned*)(0x4002C024))
#definerIOCON_P1_16(*(volatileunsigned*)(0x4002C0C0))
#defineUDA1380_ADDRESS0x1A
voidUda1380_WriteData(unsignedcharreg,unsignedshortintdata)
{
unsignedcharconfig[3];
config[0]=reg;
config[1]=(data>>8)&0xFF;//MS
config[2]=data&0xFF;//LS
I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS,config,sizeof(config),0,0);
I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS,config,1,&config[1],2);//校验写入的数据是否正确
if((config[1]<<8|config[2])!=data)
{
while(1);//写入和读出的数据不一致
}
}
voidUda1380_config()
{
I2C0_Init();
Uda1380_WriteData(0x7F,0x0);//restoreL3-defaultvalues
Uda1380_WriteData(0x01,0x0);//数据格式为标准的I2S格式
Uda1380_WriteData(0x13,0x0);//配置音频的输出
Uda1380_WriteData(0x14,0x0);
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
Uda1380_WriteData(0x02,0x1<<15|0x1<<13|0x1<<10|0x1<<8);//使能DAC电源
}
intmain(void)
{
unsignedintcount=0,i;
unsignedcharflag=1;
rIOCON_P0_07=(rIOCON_P0_07&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_SCK
rIOCON_P0_08=(rIOCON_P0_08&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_WS
rIOCON_P0_09=(rIOCON_P0_09&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_SDA
rIOCON_P1_16=(rIOCON_P1_16&(~0x3))|0x2;//I2SMCLK
rPCONP|=0x1<<27;
rI2SDAO=(16-1)<<6|0x1<<4|0x1<<3|0x1;//16位,立体音，禁止发送
rI2STXMODE|=0x1<<3;//使能MCLK输出，使TX_REF输出到UDA1380的SYSCLK引脚
rI2STXRATE=0x1<<8|0x1;//配置分数速率寄存器得到TX_REF=CCLK/(1/1)/2
rI2STXBITRATE=CCLK/2/(44100*2*16)-1;//44.1KHZ采样16位
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
Uda1380_config();
rI2SDAO&=~(1<<4);
rI2SDAO&=~(1<<3);
rI2SDAO&=~(1<<15);//启动I2S数据传输
while(flag)
{
if(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)<=4)//如果发送FIFO中的数据小于或等于4个字
{
for(i=0;i<8-(((rI2SSTATE>>16)&0xFF));i++)//将FIFO填充到8个字
{
rI2STXFIFO=*(unsignedint*)(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
count+=4;//读取一个字，相当于读取char类型数组中的4个元素
if(count>=sizeof(audio))//数组中的数据发送完
{
flag=0;
break;
}
}
}
}
rI2SDAO|=0x1<<3|0x1<<4;//停止I2S传输
return0;
}

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