劉文，王曉輝，盛文婷，李智

（1.新疆機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，新疆烏魯木齊830000；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830091）

S3C2410處理器是Samsung公司生產(chǎn)的基于ARM920T核心、采用0.18 μm制造工藝的32位微控制器，帶IIC-BUS和IIS-BUS接口。UDA1341芯片支持IIS總線數(shù)據(jù)格式，采用位元流轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，具有可編程增益放大器（PGA）和數(shù)字自動(dòng)增益控制器（AGC）。在基于上述硬件平臺(tái)的嵌入式Linux環(huán)境中移植UDA1341音頻驅(qū)動(dòng)程序，而通用的驅(qū)動(dòng)程序不能在此硬件平臺(tái)直接運(yùn)行，需要做很多修改，所以對(duì)具體移植過(guò)程的總結(jié)、分析和具體的測(cè)試工作變得尤為重要。

1 硬件核心技術(shù)分析

1.1 S3C2410處理器特點(diǎn)

S3C2410處理器具有獨(dú)立的16 kB指令Cache和16 kB數(shù)據(jù)Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS接口，IISBUS接口，2個(gè)USB主機(jī)，1個(gè)USB設(shè)備，SD主機(jī)和MMC接口，2路SPI。S3C2410處理器最高主頻可達(dá)202 MHz[1]。

1.2 IIS（Inter-IC Sound）總線分析

IIS（Inter-IC Sound）總線是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是一種面向多媒體的音頻總線專(zhuān)用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)字立體聲提供序列的連接至標(biāo)準(zhǔn)編解碼器[2]。IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù)，其他信號(hào)（如控制信號(hào)）必須單獨(dú)傳輸。

1.3 UDA1341技術(shù)分析

UDA1341支持IIS總線數(shù)據(jù)格式，對(duì)外提供兩組音頻信號(hào)輸入接口，每組包含左右2個(gè)聲道。由于IIS總線只處理音頻數(shù)據(jù)，因此UDA1341還內(nèi)置用于傳輸控制信號(hào)的L3總線接口[1]。L3接口即混音器控制接口，可以控制輸入/輸出音頻信號(hào)的低音及音量大小等。

2 修改通用驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)鍵思路和方法

2.1 IIS 總線的信號(hào)處理

CDCLK是由S3C2410內(nèi)部的APH總線時(shí)鐘首先經(jīng)過(guò)一個(gè)IIS的模式選擇（56 fs或384 fs），然后再經(jīng)過(guò)一個(gè)IIS的預(yù)分頻器分頻后得到[3]。S3C2410主頻202 MHz，它的APH總線頻率是202/4=50 MHz，在選擇IIS的主時(shí)鐘模式為384 fs后，經(jīng)過(guò)IIS的PSR得到的由IPSR_A分出的一個(gè)頻率用于IIS時(shí)鐘輸出，另一個(gè)由IPSR_B分出的頻率CDCLK則直接作為UDA1341編解碼時(shí)鐘。在分頻前要進(jìn)行IIS的主時(shí)鐘頻率選擇（本文選擇384 fs），將系數(shù)384乘以fs得到CDCLK時(shí)鐘輸出頻率。

UDA1341芯片的初始化中也需要進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置（512 fs，384 fs或256 fs），在進(jìn)行音頻的編解碼時(shí)會(huì)根據(jù)SYSCLK輸入的系統(tǒng)時(shí)鐘除以相應(yīng)的系數(shù)來(lái)得到采樣頻率fs。所以對(duì)于S3C2410芯片的IIS控制器和UDA1341芯片，兩者相應(yīng)的CDCLK和SYSCLK的時(shí)鐘頻率需要設(shè)置一致。在調(diào)試過(guò)程中，如果將兩者設(shè)置不一致，聲卡就不能正常工作。由于預(yù)分頻值與384這個(gè)系數(shù)和采樣頻率fs有關(guān)，所以在計(jì)算預(yù)分頻值的函數(shù)iispsr_value中，384這個(gè)系數(shù)也要和CDCLK和SYSCLK設(shè)置的系數(shù)一致。如果設(shè)置不一致，會(huì)導(dǎo)致聲音播放速度太快或太慢。

2.2 DMA相關(guān)函數(shù)修改

S3C2410共有4通道的DMA，每通道9個(gè)寄存器，共36個(gè)。如果通道映射不正確的話，UDA1341就沒(méi)有輸出。在內(nèi)核的arch/arm/plat-s3c24xx/dma.c的s3c2410_dma_map_channel函數(shù)中部分修改如下：

2.3 緩存區(qū)的管理

采用循環(huán)緩存區(qū)的方法設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序，循環(huán)緩存區(qū)的空間大小可以通過(guò)ioctl來(lái)設(shè)置。如只采用一個(gè)DMA緩存區(qū)，在進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)候，則必須等待該緩存區(qū)的數(shù)據(jù)都傳輸完畢，同時(shí)，讀操作也會(huì)被阻塞，系統(tǒng)的性能會(huì)下降許多[4]。管理循環(huán)緩存區(qū)的兩個(gè)結(jié)構(gòu)：typedef struct{

audio_buf_t內(nèi)包含了每個(gè)DMA緩存區(qū)的長(zhǎng)度、虛擬地址、物理地址以及一個(gè)用來(lái)防止多個(gè)寫(xiě)操作對(duì)緩存區(qū)同時(shí)操作的信號(hào)量。

audio_stream_t內(nèi)包含了循環(huán)緩存區(qū)開(kāi)始的指針、正被使用的緩存區(qū)的指針、單個(gè)緩存區(qū)的大小、緩存區(qū)的個(gè)數(shù)以及使用的dma通道號(hào)[5]。

3 驅(qū)動(dòng)程序移植方法

3.1 獲取UDA1341通用驅(qū)動(dòng)程序

在Samsung公司官方網(wǎng)站下載s3c2410-uda1341.c文件，并且放到Linux內(nèi)核源代碼目錄linux2.6.14/sound/oss/下。

3.2 添加驅(qū)動(dòng)程序至Linux內(nèi)核

1）修改oss目錄下的kconfig文件，添加如下代碼：

config S3C2410_SND_UDA1341

tristate"S3C2410 UDA1341 driver（S3C2410）"

depends on SOUND_PRIME!=n&&SOUND&&ARM&&ARCH_SMDK2410

2）修改oss目錄下的makefile文件，添加如下代碼：

obj-$（CONFIG_S3C2410_SND_UDA1341）+=s3c2410-uda1341.o

3）增加內(nèi)存映射，修改虛擬地址可用，并且對(duì)應(yīng)的物理地址是UDA1341相應(yīng)引腳[6]。修改/arch/arm/mach-s3c2410/smdk-s3c2410文件如下：

static struct map_desc smdk2410_iodesc[]__initdata={

{0xf0d00000，0x55000000，SZ_1M，MT_DEVICE}，//聲卡內(nèi)存映射

}；

4）加入內(nèi)核對(duì)UDA1341芯片的支持

＜*＞Sound card support

S3C2440 Sound devices--＞

＜*＞S3C2440 UDA1341TS driver

聲卡的IC是UDA1341TS，如果此時(shí)編譯內(nèi)核make uImage會(huì)返回如下錯(cuò)誤信息：

sound/built-in.o:（.text+0xXXXX）In funcion'$a'

undefine reference'l3_write':

...

產(chǎn)生該錯(cuò)誤的原因是內(nèi)核不支持L3模塊，這樣make的時(shí)候就沒(méi)有把L3的頭文件包含進(jìn)來(lái)，加入內(nèi)核對(duì)L3模塊的支持：

L3 Sopport

L3 support---＞

＜*＞L3 serial bus support

[*]S3C2440 L3 adapter

重新配置內(nèi)核再次make uImage即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)核對(duì)UDA1341芯片的支持。

3.3 交叉編譯驅(qū)動(dòng)程序至Linux內(nèi)核映像文件

1）在Linux內(nèi)核源代碼目錄執(zhí)行命令make menuconfig，選擇driver-＞sound-＞oss-＞uda1341模塊。

2）編譯make zImage如果編譯成功，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)可以看到mice:PS/2 mouse device common for all mice UDA1341 audio driver initialized NET:Registered protocol family 2 3）系統(tǒng)測(cè)試

①建立塊專(zhuān)用或字符專(zhuān)用文件

mknod/dev/dsp c 14 3

mknod/dev/mixer c 14 0

/dev/dsp數(shù)字信號(hào)處理（DSP）：DSP指音頻設(shè)備中專(zhuān)門(mén)處理效果的芯片，稱(chēng)為效果器，對(duì)提高音頻設(shè)備性能意義重大。

/dev/mixer混音器：混音器是控制音頻信號(hào)的提升并將音頻信號(hào)導(dǎo)向所指目的地的設(shè)備。

②燒寫(xiě)新內(nèi)核文件至硬件Flash，啟動(dòng)后，在/dev/sound/下是有dsp以及mixer兩個(gè)設(shè)備文件，說(shuō)明音頻驅(qū)動(dòng)模塊加載正確。

③執(zhí)行命令：cat test.wav＞/dev/sound/dsp命令將PCM數(shù)據(jù)放到dsp設(shè)備上，能聽(tīng)到聲音，則說(shuō)明聲卡驅(qū)動(dòng)移植成功。

4 結(jié)束語(yǔ)

從嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)入手，分析了S3C2410處理器和UDA1341芯片的技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)了音頻驅(qū)動(dòng)程序主要模塊的設(shè)計(jì)思路，并提出了部分函數(shù)和模塊的修改方法，最后做了具體測(cè)試。嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)這個(gè)研究方向內(nèi)容豐富，牽涉的知識(shí)面比較廣，有很多方面都值得研究，例如寄存器工作特點(diǎn)，不同DMA通道工作方式、編譯過(guò)程中排錯(cuò)等。本文涉及的只是音頻驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的部分，希望能做拋磚之用。

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[3]房國(guó)志，馬傳龍.Linux中IIS總線聲卡驅(qū)動(dòng)的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（2）:45-17.

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