一、實驗?zāi)康?/h1>

學(xué)習(xí)McASP管腳的使用方法，掌握音頻采集播放的原理和過程，并實現(xiàn)音頻的采集與播放。

二、實驗原理

1、原理圖

(1) 音頻接口采用的是24.576MHz（讀兆赫茲）晶振。

（2）實驗板上共有3個音頻端口，分別是LINE IN、MIC IN和LINE OUT。

（3）音頻數(shù)據(jù)是通過I2C總線進(jìn)行讀寫的。

（4）McASP（字母）的時鐘來自于晶振時鐘，分頻后可得到幀同步信號和位同步信號。

2、功能框圖

（1）數(shù)據(jù)精度支持 16/20/24/32 bit 。

（2）支持速率 8kHz ~ 96kHz 。即采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)，單位時間的點越多聲音的信息也就越完善，當(dāng)然也就更接近于真實。

（3）控制總線可選為 SPI 或 I2C。

（4）音頻串行數(shù)據(jù)總線支持4種協(xié)議格式： I2S， 左對齊格式，右對齊格式，DSP格式。

（5）有可編程PLL 可以靈活產(chǎn)生時鐘。

3、音頻芯片功能框圖

（1)在框圖底部分別是供電部分、時鐘產(chǎn)生部分、SPI或I2C串行總線控制部分。

（2）芯片通過左右聲道采集輸入的音頻模擬信號。

（3）經(jīng)過ADC采樣后得到數(shù)字化的音頻數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)字化音頻數(shù)據(jù)通過音頻串行總線接口傳輸?shù)紻SP。

（5）DSP處理之后的數(shù)字化音頻從DSP通過音頻串行總線接口再傳輸?shù)?a href="http://wenjunhu.com/tags/dac/" target="_blank">DAC。

（6）音頻經(jīng)過DAC還原為可輸出的模擬信號。

（7）最后，通過耳機(jī)或者音箱輸出音頻模擬信號。

通過框圖的講解，我們可以總結(jié)出音頻芯片的工作流程。音頻模擬信號通過左右聲道分別采樣，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過McASP傳輸?shù)紻SP，在DSP處理完成后再通過McASP傳輸?shù)紻AC，最后經(jīng)過DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號后，分左右聲道輸出。

4、McASP(Multichannel Audio Serial Port) 通用音頻串行端口

（1）McASP包括發(fā)送和接收部分，它們之間可以同步運行，也可以完全獨立地使用各自的主時鐘，位時鐘和幀同步信號，并且可以使用具有不同位流格式的傳輸模式。

（2）McASP模塊包括16個串行器，可以單獨激活來進(jìn)行發(fā)送或接收。另外， 所有的McASP引腳都可以被配置為通用輸入輸出(GPIO)引腳。

（3）McASP 傳輸模式 ：突發(fā)傳輸模式 、時分復(fù)用TDM傳輸模式 和數(shù)字音頻接口DIT傳輸模式。

5、McASP傳輸模式--時分復(fù)用模式

TDM就是時分復(fù)用模式。時分復(fù)用是指一種通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖，同時在同一個通信媒體上傳輸多個數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音和視頻信號等的技術(shù)。 使用這種技術(shù)，就允許兩個以上的信號或者數(shù)據(jù)流在同一條通信線路上傳輸。每個信號 或數(shù)據(jù)流輪流占用物理通道。

（1） TDM 格式可以用于DSP芯片與一個或多個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

（2） TDM格式包括三部分：時鐘、數(shù)據(jù)和幀同步信號。

（3）一幀包括多個通道。每一個TDM幀是由幀同步信號來定義的(AFSX或AFSR)。

（4）數(shù)據(jù)傳輸是連續(xù)的，在單元之間沒有延遲。

（5）系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端每個單元的位數(shù)要一致，因為單元邊界不是由幀同步信號決定的

McASP 發(fā)送器和接收器支持多通道傳輸，通過TDM傳輸模式可以使用符合時分復(fù)用（TDM）格式的數(shù)據(jù)流。在這種傳輸模式下，兼容I2S協(xié)議的設(shè)備。I2S協(xié)議主要用于音頻數(shù)據(jù)的傳輸。

數(shù)據(jù)的最高位與聲道選擇信號之間會有1個bit的延遲。一幀數(shù)據(jù)里包含兩個數(shù)據(jù)單位，分別傳輸左聲道和右聲道的數(shù)據(jù)。

訪問McASP的途徑有兩種，第一種是使能FIFO，第二種是禁用FIFO。兩種途徑都需要配置DMA總線和外配總線。

6、程序流程

程序流程設(shè)計中首先要進(jìn)行I2C和McASP的管腳復(fù)用配置，接著使能EDMA3的PSC并初始化DSP中斷，然后進(jìn)行音頻芯片的初始化，并將McASP初始化為EDMA方式。最后進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的接收交換處理并不斷輸出音頻數(shù)據(jù)。

6、源碼

管腳復(fù)用源碼

基于StarterWare控制外設(shè)時可調(diào)用對應(yīng)的API接口，無需配置復(fù)雜的寄存器。I2C和McASP管腳復(fù)用配置的函數(shù)源碼可以分別查看I2C.c和McASP.c。

DMA(Direct Memory Access)直接內(nèi)存存取

（1）CPU把數(shù)據(jù)傳送的源、目的、數(shù)據(jù)個數(shù)等信息交給DMA，讓DMA控制數(shù)據(jù)傳輸，在此期間，CPU可以運行其他程序，等到DMA控制的數(shù)據(jù)傳輸完成，發(fā)送中斷告訴CPU數(shù)據(jù)傳輸完成了，讓CPU處理數(shù)據(jù)，因而提高了算法的速度。

（2）TI公司為TMS320C6748量身設(shè)計了增強(qiáng)版直接存儲器訪問控制器EDMA3。 EDMA3一共有32個通道，通道的優(yōu)先級可選，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o縫鏈接，利用EDMA，可以實現(xiàn)片內(nèi)存儲器、片內(nèi)外設(shè)以及外部存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

（3）增強(qiáng)型內(nèi)存直接訪問控制器(EDMA3)是一種高性能，多通道，多線程 DMA 控制器，允許用戶編程傳輸一維和多維大量數(shù)據(jù) ，能夠不依賴CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)的搬移。

三、操作現(xiàn)象

1、實驗設(shè)備

本實驗使用的硬件接口為LINE IN和LINE OUT接口，所需硬件為實驗板、仿真器、電源、音頻線、耳機(jī)和音樂播放器。本次操作是使用手機(jī)來播放音樂。

2、軟件操作

導(dǎo)入工程，選擇Demo文件夾下的對應(yīng)工程

編譯工程，生成可執(zhí)行文件

將CCS連接開發(fā)板并加載程序

點擊運行程序

通過耳機(jī)即可聽到手機(jī)播放的音樂。

實驗結(jié)束后，先點擊黃色按鈕暫停程序運行，再點擊紅色按鈕退出CCS與實驗板的連接，最后實驗箱斷電即可。