Windows CE下基于TSC2101的音频系统设计 02 Windows, 音频驱动, 微软, 程序, 接口

samwalton

   采用Unified Audio模型实现音频驱动
　　音频驱动的实现方式包括MDD-PDD分层模式和不分层的Unified Audio模型。MDD-PDD作为直接实现流接口的一种方法，使用微软提供的模型设备驱动程序（MDD）库——Wavemdd.dll。这个库根据音频设备驱动程序服务供应者接口（DDSI）函数来实现流接口函数，如果使用了Wavemdd.dll就必须生成一个匹配的平台依赖驱动程序（PDD）库，该库能实现音频DDSI函数，这个PDD库通常叫做Wavepdd.lib。然后把两个库连接起来形成Wavedev.dll。
　　作为音频驱动的另外一种方法，就是采用Unified Audio模型，即不分层的音频驱动模型，这种模型的音频驱动支持标准的波形驱动接口。在本设计中就是使用的这种方式来实现音频驱动（Platform Builder的驱动目录下包括有基于这种模型驱动的实例代码）。在分层的音频驱动中，驱动程序由MDD和PDD组成，MDD层执行与硬件平台无关的功能，PDD层则是直接与硬件平台相关的操作，而在Unified Audio模型中，MDD和PDD的分层是不必要的，图3是Unified Audio模型的音频驱动结构。

图3 Unified Audio模型的音频驱动结构

　　在这种模型下，音频驱动仍然是以流接口的形式实现，分别实现了WAV-close（）、WAV-PowerDown（）、WAV-Deinit（）、 WAV-PowerUp（）、WAV-Init（）、WAV-Read（）、WAV-IOControl（）、WAV-Seek（）、WAV-Open（）、WAV-Write（）这几个标准的流接口函数。
       DMA缓存区设计与实现
　　由于音频设备驱动程序设计对设备的实时性要求较高，所以DMA缓存区设计以及合理地利用缓存区加快对音频数据的处理，减少延时变得十分重要。
　　DMA控制器是使CPU处理其他与数据总线无关的处理，而由DMA控制器负责数据传输的机制，这种机制使得CPU从繁重的数据传输中解脱出来，可以执行其他计算，从而提高了系统运行速度。PXA272的DMA控制器提供了32个DMA通道，0～31。这些通道提供了flow-through 和fly by的数据传输方式。
　　在本设计中，使用双缓存区DMA通道设计，如图4所示，当CPU正在处理某一个缓存区数据的同时，DMA控制器可以完成另一个缓存区数据的传输，如此交替下去，则可以提高系统的并行能力，提高音频处理的实时性。
　　双缓存区驱动程序设计当中，以播音为例，新的音频数据在CPU的控制下先写到缓存1中，此时DMA控制器正在处理缓存2的数据传输。当缓存2的数据全部传完之后，会产生一个DMA中断，该中断通知CPU开始往缓存2里写新的音频数据，与此同时，DMA也继续处理缓存1的数据。这样，由于CPU和DMA没有处理同一段DMA缓存区，就减少了资源访问的冲突，并且能够最大程度上保证音频数据不丢失，提高音频处理的实时性，也提高了系统的并行能力。
　　本设计中使用MapDMABuffers（）函数实现DMA音频数据缓存区的分配，函数主要实现的功能是：分配接收和发送音频数据的DMA缓存区。
       结束语
　　本文分析了嵌入式Windows CE操作系统基于TSC2101音频芯片的音频系统实现的基本原理及其驱动程序模型，并结合具体程序重点描述了DMA双缓存区的实现方法和原理。本设计在实际运用中能够满足音频系统的实时性要求，在实际测试中，缓存区大小设置为0x1000（Bytes），位时钟频率为 2.836MHz，DMA数据传送的数据大小分别在32B、16B、8B的情况下，播放效果均清晰无杂音，达到了预期的效果。