Cortex-M3 (NXP LPC1788)之IIS应用--UDA1380进行音频数据播放

LPC1788发送到I2S总线上的音频数据要通过音频解码芯片才能输出模拟音频信号。开发板上使用的是UDA1380，对它的寄存器的配置可以通过L3总线或者I2C总线进行，这里使用I2C总线进行控制，对于I2C总线的操作可以参考之前I2C的介绍。UDA1380的寄存器主要分成3类，系统控制、插值滤波(interpolation filter)、抽取滤波(decimator filter)。插值滤波和DAC转换有关，用于控制控制声音的输出参数。抽取滤波和ADC有关，用于控制对音频的采样。寄存器的地址和功能如图1所示。

图1：UDA1380寄存器地址和功能

根据图1的红色标记中的内容，可以知道两个滤波器的正常使用需要一个128fs的clock，这个时钟可以通过SYSCLK引脚或者WSI的信号获得。在硬件连接上，通过将LPC1788的MCLK输出的时钟，连接到UDA1380的SYSCLK引脚。因此，我们需要配置I2S的发送模式控制寄存器I2STXMODE，使能TX_REF在MCLK输出，使UDA1380内部产生一个滤波器需要的时钟。

程序中我们通过I2S发送一段音频数据，该数据是我从WAV格式的文件中去掉WAV头格式后得到的一个纯音频数据数组。该WAV音频为16位双通道 采样频率为44.1KHZ。LPC1788将该数组发送到I2S总线，UDA1380读取该数据进行声音的输出。程序如下

1. #include"i2c.h"
2. #include"audio.h"
4. #definerI2SDAO(*(volatileunsigned*)(0x400A8000))
5. #definerI2STXFIFO(*(volatileunsigned*)(0x400A8008))
6. #definerI2STXRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8020))
7. #definerI2STXBITRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8028))
8. #definerI2STXMODE(*(volatileunsigned*)(0x400A8030))
10. #definerI2SDMA1(*(volatileunsigned*)(0x400A8014))
11. #definerI2SDMA2(*(volatileunsigned*)(0x400A8018))
12. #definerI2SSTATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8010))
13. #definerI2SIRQ(*(volatileunsigned*)(0x400A801C))
15. #definerI2SDAI(*(volatileunsigned*)(0x400A8004))
16. #definerI2SRXFIFO(*(volatileunsigned*)(0x400A800C))
17. #definerI2SRXRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A8024))
18. #definerI2SRXBITRATE(*(volatileunsigned*)(0x400A802C))
19. #definerI2SRXMODE(*(volatileunsigned*)(0x400A8034))
21. #definerIOCON_P0_07(*(volatileunsigned*)(0x4002C01C))
22. #definerIOCON_P0_08(*(volatileunsigned*)(0x4002C020))
23. #definerIOCON_P0_09(*(volatileunsigned*)(0x4002C024))
24. #definerIOCON_P1_16(*(volatileunsigned*)(0x4002C0C0))
26. #defineUDA1380_ADDRESS0x1A
28. voidUda1380_WriteData(unsignedcharreg,unsignedshortintdata)
29. {
30. unsignedcharconfig[3];
32. config[0]=reg;
33. config[1]=(data>>8)&0xFF;//MS
34. config[2]=data&0xFF;//LS
37. I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS,config,sizeof(config),0,0);
39. I2C0_MasterTransfer(UDA1380_ADDRESS,config,1,&config[1],2);//校验写入的数据是否正确
40. if((config[1]<8|config[2])!=data)
41. {
42. while(1);//写入和读出的数据不一致
43. }
44. }
46. voidUda1380_config()
47. {
48. I2C0_Init();
50. Uda1380_WriteData(0x7F,0x0);//restoreL3-defaultvalues
51. Uda1380_WriteData(0x01,0x0);//数据格式为标准的I2S格式
53. Uda1380_WriteData(0x13,0x0);//配置音频的输出
54. Uda1380_WriteData(0x14,0x0);
56. Uda1380_WriteData(0x00,0x2|0x1<8|0x1<9);//使能DAC的时钟，选择使用SYSCLK产生128fs的时钟
57. Uda1380_WriteData(0x02,0x1<15|0x1<13|0x1<10|0x1<8);//使能DAC电源
59. }
61. intmain(void)
62. {
63. unsignedintcount=0,i;
64. unsignedcharflag=1;
66. rIOCON_P0_07=(rIOCON_P0_07&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_SCK
67. rIOCON_P0_08=(rIOCON_P0_08&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_WS
68. rIOCON_P0_09=(rIOCON_P0_09&(~0x3))|0x1;//I2S_TX_SDA
69. rIOCON_P1_16=(rIOCON_P1_16&(~0x3))|0x2;//I2SMCLK
70. rPCONP|=0x1<27;
72. rI2SDAO=(16-1)<6|0x1<4|0x1<3|0x1;//16位,立体音，禁止发送
74. rI2STXMODE|=0x1<3;//使能MCLK输出，使TX_REF输出到UDA1380的SYSCLK引脚
76. rI2STXRATE=0x1<8|0x1;//配置分数速率寄存器得到TX_REF=CCLK/(1/1)/2
77. rI2STXBITRATE=CCLK/2/(44100*2*16)-1;//44.1KHZ采样16位
79. for(i=0;i<0x1000000;i++);//延时等待UDA1380内部通过SYSCLK产生稳定的128fs提供插值滤波和抽取滤波使用
81. Uda1380_config();
83. rI2SDAO&=~(1<4);
84. rI2SDAO&=~(1<3);
85. rI2SDAO&=~(1<15);//启动I2S数据传输
87. while(flag)
88. {
89. if(((rI2SSTATE>>16)&0xFF)<=4)//如果发送FIFO中的数据小于或等于4个字
90. {
91. for(i=0;i<8-(((rI2SSTATE>>16)&0xFF));i++)//将FIFO填充到8个字
92. {
93. rI2STXFIFO=*(unsignedint*)(audio+count);//转换成int类型的指针，从指针指向的位置读取32位数据
95. count+=4;//读取一个字，相当于读取char类型数组中的4个元素
97. if(count>=sizeof(audio))//数组中的数据发送完
98. {
99. flag=0;
100. break;
101. }
102. }
103. }
104. }
106. rI2SDAO|=0x1<3|0x1<4;//停止I2S传输
108. return0;
109. }

下面对程序需要注意的做下说明：

1，i2c.h中是上一篇介绍I2C总线中所用的函数，aduio.h中存放的是音频数据的数组，const unsigned char audio[]={0,0,0,0,0,......................

2，I2C总线每次发送的数据为1个字节，而UDA1380的寄存器为16为，因此我们先发送高字节然后再发送低字节，具体的