TQ2440的学习——IIS接口的使用 处理器, 立体声, 接口, 产品, 世纪

yuyang911220

概述
  IIS（集成音频接口）于上个世纪80年代首先被Philips公司用于消费产品的音频设备。被广泛运用于CD、数字音频磁带、数字音频处理器和数字TV音频。S3C2440A的IIS总线接口用于实现一个CODEC接口来扩展8/16位立体声CODEC芯片到便携式应用。IIS总线接口支持IIS总线数据格式和MSB对齐数据格式。接口提供DMA传输模式用于FIFO访问代替一个中断。它能同步的传输和接收数据如同选择单独传输或者接收数据一样好。
  从上面的叙述看来，IIS是一种音频接口。其实S3C2440也支持AC97接口，不过板子上只扩展了IIS的应用，关于AC97的就不多说了。但是有一点可以确定的是IIS和AC97也有相似的地方，这两种接口都必须要外扩CODEC才行。因为接口的数据传出和接收的只是数字采样信号而已，要通过CODEC进行DA转换或者AD转换才行。


      图1.板子上IIS外扩电路原理图
  IIS的组成一般来说包括4个管脚：串行数据输入（IISDI）、串行数据输出（IISDO）、左/右通道选择（IISLRCK）、串行位时钟（IISCLK）；产生IISLRCK和IISCLK的是主控器。在S3C2440上和IIS相关的接口还有一个用于提供CODEC时钟的管脚。就时序信号工作来说，当IISSCLK提供不间断的时钟信号的时候IISLRCK会以“数据位 + 1”的宽度方式产生周期信号。低电平时期表示左声道，高电平时期表示右声道。然后IISDI或者IISDO就按照一定的格式不断的发送/接收数据。


      图2.IIS总线的时序
  至于这种数据的格式，根据S3C2440的芯片资料的说明可以知道这样以MSB为首位可以让传输器和接收器不用知道对方的字长。数据还是按照各自的字长进行截取，如果不能匹配就会造成截断或者添0（意思是如果系统字长为32位而传输器的字长为16位那么传输的时候32位的系统数据就会被折成16位的）反正就是数据位从高到低的传输。至于MSB对齐格式，和上面的时序区别在于MSB总是被首先的传输在左右声道切换的时候。


      图3.MSB对齐格式（数据左对齐格式）
  时序的速率和音频数据的采样速率相关，因为IIS传输的是数字采样信号。所以数据的传输必须要达到采样速率。这里以一个wav文件作为例子（采样频率44.1KHz、声道数2、数据位数16）。该文件的声音要得到还原，那么数据必须以44.1KHz的速率传输。但是数据是串行传输的，为了在指定时间传输到数据，所以传输速率必须要乘以16才能一个数据以44.1KHz的速率传输，然后由于声道数位2，所以有两个通道要同时传输数据。但是传输通道只有一个，所以为了保证同时，还要在此基础上乘以2。根据上面的时序可以知道是SCLK在控制整个时序，所以得出IISSCLK=采样频率×采样位数×通道数。这里为了简便起见，采样频率记为fs。于是IISSCLK为32fs。知道一个管脚的时序，其他时序也就好确定了。
  在S3C2440下，IIS的配置都是通过寄存器来完成的。下面总结一些S3C2440使用IIS接口需要做的一些配置工作。
  IIS相关的寄存器：
  IISCON寄存器
                    

功能名称	位	说明
LR_CH_INDEX	[8]	左/右声道索引   0——左   1——右
TRANS_FIFO_RFLAG	[7]	传输FIFO准备标识   0——空   1——非空
RECV_FIFO_RFLAG	[6]	接收FIFO准备标识   0——满   1——非满
TRANS_DMA_EN	[5]	传输DMA服务请求   0——关闭   1——使能
RECV_DMA_EN	[4]	接收DMA服务请求   0——关闭   1——使能
TRANS_CH_IDLE_CMD	[3]	在Idle状态IISLRCK是非活动的（暂停Tx）   0——Not idle   1——Idle
RECV_CH_IDLE_CMD	[2]	在Idle状态IISLRCK是非活动的（暂停Rx）   0——Not idle   1——Idle
IIS_PRESCALER	[1]	IIS预分频   0——关闭   1——开启
IIS_EN	[0]	IIS接口使能   0——关闭   1——开启

  IISMOD寄存器
                  

功能名称	位	说明
MA_CLK_SELECT	[9]	主时钟选择   0——PCLK   1——MPLLin
MA_SL_MODE	[8]	主/从模式选择   0——主模式（IISLRCK和IISCLK是输出模式）   1——从模式（IISLRCK和IISCLK是输入模式）
TX_RX_MODE	[7:6]	传输/接收模式选择   00——无传输   01——接收模式   10——传输模式   11——传输和接收模式
LR_CH_EN	[5]	左右声道使能   0——右声道   1——左声道
SER_FORMAT	[4]	串行接口格式   0——IIS兼容格式   1——MSB对齐格式（最高位左对齐）
SER_DATA_BIT	[3]	串行数据位数   0——8位   1——16位
MA_CLK_FS	[2]	主时钟频率选择   0——256fs   1——384fs   （fs：采样频率）
SCLK	[1:0]	串行时钟频率选择   00——16fs   01——32fs   10——48fs   11——保留

  IISPSR寄存器
      

功能名称	位	说明
PRE_A	[9:5]	预分频器A的值
PRE_B	[4:0]	预分频器B的值

  注意：选择IIS的时钟源（PCLK或者MPLLin）后，经过两个预分频器处理后会分别得到IISSCLK、IISLRCK和CDCLK（预分频器A得到IISSCLK、IISLRCK；预分频器B得到CDCLK）。一般来说，这两个预分频器的值N相等。这里通过CDCLK来计算预分频器B的N值来推知预分频器A的N值，计算公式为CDCLK=时钟源/(N+1)。