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关键字：SOC AC'97 硬件
引言
符合Audio Codec'97协议(简称AC'97，是由Intel公司提出的数字音频处理协议)的音频控制器不但广泛应用于个人电脑声卡，并且为个人信息终端设备的SoC(如Intel的PXA250)提供音频解决方案。本文设计的音频控制器可为DSP内核提供数字音频接口。全文在介绍音频控制器结构的同时，着重强调其与内核之间数据的协调传输，并给出基于FPGA实现SoC内核仿真环境对音频控制器进行功能测试的方法。
音频控制器的结构和原理
AC'97系统由音频编解码器(Codec)和音频控制器(Controller)两个部分组成。其中音频编解码器实现A/D、D/A转换、音效处理等功能，而音频控制器则是SoC内核与音频编解码器之间的数字接口，负责控制数据和音频数据的串/并、并/串转换以及传输。
性能指标
本设计的音频控制器符合AC'97规范V2.3，其主要指标如下：支持双声道录放音；支持定采样率(48kHz)和变采样率录放音；20位宽16层深PCM音频数据FIFO；支持省电模式；支持中断、DMA和轮询3种方式实现与内核或内存的数据交换。
组成结构音频控制器的主结构如图1所示。内核/内存和音频控制器接口(CORE/MEMORY，CTRL INTERFACE)连接音频控制器与内核或内存。CS是片选信号，WR和RD分别是读写使能，ADDR(16位宽)是音频控制器的端口地址，DIN和DOUT(都是32位宽)分别是总线上的输入输出数据，IRQ和DMA REQ分别是中断和DMA请求。主模块(AC'97 CTRL MASTER)负责音频控制器(AC'97 CONTROLLER)与内核或内存(DMA模式下)之间PCM音频数据、控制和状态寄存器组(CONTROL&STATUS REGS)数据以及音频编解码器(AC'97 CODEC)内部寄存器数据各并行数据的传输，由主时钟CLK同步。电源控制模块(POWER CTRL)可以启动省电模式，也由主时钟CLK同步。
图1 音频控制器的主结构
4组FIFO用于存放PCM音频数据，都是20位宽16层深，因此可以支持最高20位宽分辨率。当FIFO满或者空时，可以发出中断或DMA请求。音频编解码器内部寄存器读写缓存器(CODEC REG WRITE/READ BUF，简称CRBUF)是2个32位寄存器。写缓冲器可以缓存准备写入音频编解码器内部寄存器的控制字，其空时可以发出中断请求；读缓冲器可以缓存已经从音频编解码器内部寄存器中读出的状态字，其满时可以发出中断请求。控制和状态寄存器组包含8个32位寄存器，其中，通用控制寄存器的主要功能是系统冷启动、热启动；通用状态寄存器反映音频编解码器状态；其他寄存器的功能包括配置PCM输入输出声道、配置和产生中断或DMA请求。辅模块(AC'97 CTRL SLAVE)实现音频控制器与音频编解码器之间(AC-LINK)数据帧的串行发送和接收。输出数据(SDATA_OUT)由辅时钟BIT_CLK上跳沿同步，输入数据(SDATA_IN)由BIT_CLK下跳沿同步。
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