掌握音频协议和标准

图3 采样速率转换过程的四个不同阶段

音频可以采用不同采样速率进行编码，其他任务由编解码器完成。某些情况下需要改变编解码器的主时钟，以支持特定采样速率。从采用某一采样速率的音频转换为采用不同采样速率的音频时，即时改变主时钟并不是一件容易的事，有时甚至不可能完成，因为需要更改电路板上的硬件。因此，采样速率转换一般在将数据驱动到编解码器之前执行。这样，编解码器的采样速率不需要改变，可以保持恒定。串行端口以采样频率1发送音频数据到另一端的SRC和编解码器，然后以采样频率2从SRC读取音频数据。

SRC分为两种类型：同步SRC和异步SRC。与同步SRC连接的输出器件为“从机”，与异步SRC连接的器件为“主机”。“主机”是指驱动SCK和帧同步信号的器件。

SRC利用输出采样速率极高的插值滤波器和零阶保持器(ZOH)将离散时间信号转换为连续时间信号。插值值被馈送至ZOH，并以Fs out的输出采样频率进行异步采样。

音频系统
大多数手持式音频设备支持双声道，并能解码MP3、Ogg、WMA媒体格式。这些设备大多依赖电池供电。还有许多手机，其中一些称为“音乐手机”，也属于此类设备。另一方面，家庭影院系统支持多扬声器、多声道音频，例如，Dolby、DTS和各种其他音频后处理算法（THX、ART、Neo6等）。

便携式音频系统——有些手持式音频系统采用ASIC，有些则采用DSP。MP3、Ogg和其他媒体文件等音频内容通常存储在高密度存储设备中，如NAND闪存、安全数字(SD)卡、多媒体卡(MMC)和安全数字高容量卡(SDHC)等。

图4显示了与ASIC/DSP的主要系统接口。SD和MMC还支持串行SPI模式，DSP和各种微控制器/微处理器通常提供此种模式。某些处理器片内支持这些标准。利用处理器的其他资源/接口，如并行端口或异步存储器接口等，也可以通过软件实现这些协议。当然，软件实现方法会增加开销。对于运行操作系统(OS)或内核的系统，必须使这些接口和驱动程序与OS兼容，而不应依赖中断服务等。OS环境下可能会引起不可预测的延迟，影响接口时序规格，使得接口不可靠，有时甚至无法工作。为了确保OS兼容，可能需要使用额外的硬件胶合逻辑。

图4 手持式音频系统框图

例如，一个设计示例（见图5）在处理器的外部存储器接口上实现了SD 2.0规范。数据总线不仅用于数据传输，而且用于与SD卡交换命令和响应。在SD卡的4位模式下，数据总线的D0至D3信号连接到SD卡的数据线（DAT0至DAT3）。处理器数据总线的D4用于与SD卡进行命令和响应通信。由于命令字必须通过CMD信号串行发送，因此一系列8位字形成内部存储器中的帧，使得各个字的D4依次具有命令字的一位。这种数据重排是通过函数调用在软件中完成。类似地，软件对接收的状态信息和来往SD卡的实际数据执行数据重排。SD卡时钟信号自ARE/（读取选通）和AWE/（写入选通）信号获得。ARE/和AWE/连接到一个具有开集输出的缓冲器的输入端。AMS3/（异步存储器片选选通）连接到此缓冲器的输出使能引脚。此缓冲器的输出执行“线与”处理，所产生的信号作为时钟提供给SD卡。数据线也通过一个双向缓冲器进行缓冲。

AMS3/驱动缓冲器的输出使能引脚。要求对缓冲器进行隔离，以便其他异步存储设备也能共享数据总线。D5驱动双向缓冲器的DIR（方向控制）引脚。缓冲器两端均需要上拉电阻。BF-54x等其他一些Blackfin产品提供片内SD支持。

图5 Blackfin BF-527处理器异步存储器接口和并行外设接口上的SD设计

文件系统——需要实现FAT16/32来管理存储卡上的音频文件和文件夹。这些代码与音频解码器代码集成。解码后的音频数据接着被送至数模转换器(DAC)，经过放大后再被送至音频立体声连接器。与DAC相连的接口通常是串行I2S接口。DAC配置通过串行外设接口(SPI)或I2C兼容外设来完成。运行时，可以通过此控制接口改变各种DAC参数，如采样率、增益/音量控制等。