SOC仿真環(huán)境的構(gòu)成和原理 - 基于SoC的AC97技術(shù)硬件設(shè)計

SOC仿真環(huán)境的構(gòu)成和原理

??????? 由音頻控制器的工作原理可見，其每一個步驟都是在DSP內(nèi)核控制下進行的。因此在對音頻控制器進行功能驗證時，不但要保證其本身的邏輯正確，更要保證其與內(nèi)核的數(shù)據(jù)傳輸正確，這樣才有利于音頻控制器和內(nèi)核的整合。由此提出通過構(gòu)件SoC內(nèi)核仿真環(huán)境來逼近真實內(nèi)核，并在這個仿真環(huán)境中測試所設(shè)計的音頻控制器。

仿真環(huán)境的構(gòu)成

??????? SoC內(nèi)核仿真環(huán)境的硬件以Xilinx公司的MICroBlaze多媒體開發(fā)電路板為基礎(chǔ)，其核心是Vertex II FPGA。電路板上還集成了National Semiconductor公司的AC'97 CODEC LM4549 芯片，并且提供了LINE IN/OUT、耳機以及麥克風插口?？梢酝ㄟ^這些插口來測試音頻錄放效果，也可通過電路板上的測試點調(diào)試部分關(guān)鍵信號。SoC內(nèi)核仿真環(huán)境的構(gòu)成如圖2所示。

?????????????????????????????????????? 圖2 SoC內(nèi)核仿真環(huán)境的構(gòu)成

??????? 內(nèi)核模擬模塊(CORE SIM)是SOC內(nèi)核仿真環(huán)境的核心，以RTL代碼形式下載到Vertex II FPGA中模擬DSP內(nèi)核的單周期指令，可以實現(xiàn)讀寫內(nèi)存、訪問音頻控制器(包括讀寫FIFO、CRBUF以及CSRS)、響應(yīng)并處理中斷請求或DMA請求。其中，DIN_RAM是32位內(nèi)存數(shù)據(jù)輸入總線；DIN_CTRL是32位音頻控制器數(shù)據(jù)輸入總線；DOUT是32位數(shù)據(jù)輸出總線；IRQ是音頻控制器中斷請求；DMA REQ是音頻控制器DMA請求；RST是音頻控制器異步復(fù)位。

??????? 塊內(nèi)存模塊是由Vertex II FPGA中的塊內(nèi)存實現(xiàn)的單端口內(nèi)存，這種內(nèi)存的時序與常規(guī)SRAM相同，可以模擬最大126KB的片上SRAM。在Xilinx集成開發(fā)環(huán)境(ISE)中調(diào)用CORE Generator，就可以生成
這種靜態(tài)內(nèi)存。如果運用Memory Eidtor工具生成cgf和coe文件(塊內(nèi)存的配置文件)，就可以在為FPGA下載BIT文件的同時給塊內(nèi)存賦初始值?；贔PGA這項強大的功能，就可以將從個人電腦上提取出來的PCM音頻碼下載到塊內(nèi)存中，然后在內(nèi)核模擬模塊的控制下，通過音頻控制器傳送到音頻編解碼器中，由此實現(xiàn)音頻播放。

??????? 時鐘發(fā)生模塊(CLOCK GENERATOR)可發(fā)出27MHz、54MHz以及108MHz三種時鐘，并且產(chǎn)生音頻控制器異步復(fù)位信號RST。MICroBlaze開發(fā)電路板上的晶振發(fā)出27MHz和50MHz的占空比1:1的方波信號作為時鐘發(fā)生模塊的輸入，調(diào)用數(shù)字鎖相環(huán)硬核模塊(CLOCKGEN.v和CLOCKGEN.ucf)可輸出各倍頻時鐘(本設(shè)計用108MHz)以及異步復(fù)位信號RST。AC'97 CTRL是以RTL形式下載到Vertex II FPGA中的音頻控制器邏輯。AC'97 CODEC是National Semiconductor公司的LM4549 AC'97 CODEC芯片。

內(nèi)核模擬模塊的實現(xiàn)原理

??????? RTL代碼模擬的都是流水線中的指令執(zhí)行級，是音頻控制器和內(nèi)核直接交互數(shù)據(jù)的級別。根據(jù)DSP內(nèi)核在指令執(zhí)行級的行為和接口特性，可以靈活地改變內(nèi)核模擬模塊的接口和內(nèi)部信號(通過改變RTL代碼)，形成不同的仿真環(huán)境。測試在新的仿真環(huán)境中音頻控制器與內(nèi)核的工作是否協(xié)調(diào)穩(wěn)定，如果結(jié)果不理想，就應(yīng)更改音頻控制器的設(shè)計。這樣就能使音頻控制器的特性也能和內(nèi)核達到最好的協(xié)調(diào)。

基于SoC內(nèi)核仿真環(huán)境的放音實例

??????? 下面給出基于SoC內(nèi)核仿真環(huán)境播放音頻的實例。音頻來源于Windows2000操作系統(tǒng)初始安裝后winnt/media目錄下的Utopia Windows Start.wav(153KB，16位單聲道的wave文件)，提取出文件中的PCM音頻碼后下載到Vertex II的塊內(nèi)存中。音頻控制器在SoC內(nèi)核仿真環(huán)境中控制音頻編解碼器工作，連接耳機到MicroBlaze開發(fā)電路板的耳機插口,可以聽到維持將近3秒鐘的音頻信號，和原音頻文件的聲音基本一致。使用音頻分析軟件Audicity來分析音頻播放效果，原始音源與開發(fā)板播放的音頻略有不同，其原因有以下3點。(1)電腦聲卡錄音起點和原音頻的放音起點不同； (2)由于塊內(nèi)存的最大容量為126KB，所以所錄波形文件只截取了原文件(153KB)的前2/3部分。(3)經(jīng)過SoC內(nèi)核仿真環(huán)境放音，并由電腦聲卡錄音得到的音頻與原音頻的幅度必然不同。第1、2兩個因素引起兩個波形在時間軸方向上的偏差，因素3引起幅度軸方向上的偏差。盡管存在這些差異，但完全可以說明在SoC內(nèi)核仿真環(huán)境中，所設(shè)計的音頻控制器邏輯功能正確，與內(nèi)核能夠協(xié)調(diào)工作。

總結(jié)?
??????? 本文根據(jù)所設(shè)計的音頻控制器的結(jié)構(gòu)詳細介紹了構(gòu)建SOC內(nèi)核仿真環(huán)境來測試音頻控制器的思想和實現(xiàn)方法?；谶@個仿真環(huán)境，不但可以測試音頻控制器實際錄放音的效果和性能，更重要的是可以及時反映其與內(nèi)核的協(xié)調(diào)程度。這樣就可避免孤立設(shè)計音頻控制器而不考慮其與SoC系統(tǒng)協(xié)調(diào)的弊端，明顯提高后期整合SoC系統(tǒng)的效率。

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：基于SoC的AC97技術(shù)硬件設(shè)計
第 2 頁：SOC仿真環(huán)境的構(gòu)成和原理

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2011-03-10 15:13:44

耳機插頭接線方式(3.5毫米)

首先要了解前置音頻插座的結(jié)構(gòu)。根據(jù)英特爾關(guān)于AC97前置音頻接口的規(guī)范，機箱的前置音頻面板采用兩種3.5毫米微型插座：1開關(guān)型的，2無開關(guān)型的。

2011-11-01 15:05:47

623

s3c2440a數(shù)據(jù)資料AC97控制器

2013-02-20 18:57:11

嵌入式系統(tǒng)中基于AC'97標準的音頻驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)

本文介紹了由IN TEL Xscale處理器和UCB1400編解碼芯片構(gòu)成的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及工作原理接著描述了嵌入式WinCE 操作系統(tǒng)下基于 AC'97協(xié)議標準的音頻設(shè)備驅(qū)動程序

2016-04-18 14:12:30

AN-1528在非PC系統(tǒng)的AC'97編解碼器上的應(yīng)用

What is an AC97 Codec？ The AC97 codec is a complete audio subsystem with multiple stereo input

2017-05-21 09:47:48

AN-1528如何在非PC系統(tǒng)使用AC'97解碼器

AC97解碼器是什么？ AC97解碼器與多個立體聲輸入通道的一個完整的音頻子系統(tǒng)，多個立體輸出通道，電流較高的耳機輸出通道、A/D轉(zhuǎn)換器（ADC），D/A轉(zhuǎn)換器（DAC），和混頻器，與每個通道的增益

2017-05-25 09:20:38

使用AC'97解碼器在非PC系統(tǒng)的應(yīng)用說明

何謂AC97的Codec （編譯碼器）？ AC97 Codec指的是包含多立體聲輸入通道、多立體聲輸出通道、高電流耳機輸出通道、A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）、D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）、混合器，以及每個通路

2017-05-25 10:41:08

3.5毫米耳機插座插頭的結(jié)構(gòu)和接線方式詳細中文資料免費下載

3.5毫米前置音頻插座的結(jié)構(gòu) 首先要了解前置音頻插座的結(jié)構(gòu)。根據(jù)英特爾關(guān)于AC97前置音頻接口的規(guī)范，機箱的前置音頻面板采用兩種3.5毫米微型插座：1開關(guān)型的，2無開關(guān)型的，

2018-08-27 08:00:00

基于SoC的AC'97技術(shù)硬件設(shè)計

關(guān)鍵詞：AC97 , SoC 引言符合Audio Codec'97協(xié)議(簡稱AC'97，是由Intel公司提出的數(shù)字音頻處理協(xié)議)的音頻控制器不但廣泛應(yīng)用于個人電腦聲卡，并且為個人信息終端設(shè)備

2019-02-24 12:46:01

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龍芯1C0300B是龍芯基于GS232處理器核的高性價比單芯片系統(tǒng)

龍芯1C為開發(fā)者提供了豐富的外設(shè)接口及片上模塊，包括攝像頭控制器、USB OTG/USB HOST接口、AC97/I2S控制器、LCD控制器、SPI接口、UART接口等，提供足夠的計算能力和多應(yīng)用的連接能力。

2020-08-07 16:39:52

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基于AC97標準的嵌入式音頻系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《基于AC97標準的嵌入式音頻系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf》資料免費下載

2023-10-23 10:05:12

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