CN103297163B - 一种通过gpio口模拟pcm通信的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于数据传输领域，提供一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法及装置，所述方法用于利用GPIO口实现主机与从机之间的PCM数据传输，从主机选取GPIO口分别用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口与从机对应连接，本方法包括控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据。本发明通过利用GPIO口模拟PCM通信协议，实现了没有PCM口的芯片亦可通过PCM通信协议传输PCM数据。
Description
技术领域
本发明属于数据传输领域，尤其涉及一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法及装置。
背景技术
GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)口在嵌入式系统中应用比较多，用户可以通过编程控制GPIO口输出高低电平来传输一些信号，譬如用户自定义的同步时间戳，保证各个单板的时间同步。
PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)是指把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后再在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程，从本质来讲PCM就是一个模数变换的过程，在音频传输领域中PCM通信有着广泛的应用。PCM通信协议包括4条信号线，参照图1，图示给出了这4条信号线的时序图。所述的信号线包括：.PCMSCLK，用于提供数据传输的时钟；PCMSYNC，用于提供数据传输的同步信号，确定每一个字的PCM数据的长度；PCMSOUT，用于PCM数据的输出；PCMSIN，用于接收PCM数据。上述的一个字的PCM数据的长度由PCM所选取的编码位数决定的，如图1所示，一个字的PCM数据有16位，表明该PCM通信采用的是16位编码。PCM通信中数据是以一个字为单位传输，在传输一个字的PCM数据之前，PCMSYNC都会发送一个持续一段时间的高电平信号表明准备开始传输一个字的PCM数据，每个字的PCM数据表明了该数据对应的抽样值的大小，当前数据传输完毕后等待下一个PCMSYNC高电平信号到来，才开始传输下一个字的PCM数据。
但是PCM通信协议也并非所有的多媒体处理芯片都支持的，当多媒体芯片没有这种PCM接口时，那么该芯片就无法与采用PCM通信协议的音频处理芯片通信，这无疑限制了多媒体芯片的应用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，旨在解决现有的一些没有PCM口的芯片无法通过PCM通信协议传输PCM数据的技术问题。
本发明是这样实现的，一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，所述方法用于利用GPIO口实现主机与从机之间的PCM数据传输，从主机选取GPIO口分别用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口所述方法包括下述步骤：
控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；
在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；
在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据。
本发明的另一目的在于提供一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置，所述装置包括：
时钟输出单元，用于控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；
同步输出单元，用于在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；
数据传输单元，用于在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据。、
本发明的第三个目的在于提供一种嵌入式处理芯片，所述芯片通过选取GPIO口用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口来模拟PCM通信协议。
本发明的有益效果是：本发明提供了种通过GPIO口模拟PCM通信的方法及装置，所述方法利用芯片中的GPIO口来模拟PCM通信协议，通过选取GPIO口并控制其输出高低电平来模拟PCM通信协议的对应的信号线的功能，最终实现传输PCM数据。
附图说明
图1是现有PCM通信协议的信号线时序图；
图2是本发明第一实施例提供的一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法流程图；
图3是本发明第二实施例提供的一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置的结构方框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是基于带有GPIO口的芯片实现的，一般的多媒体芯片都包含也有GPIO模块，用户可以通过GPIO模块控制GPIO口输出高低电平，因此可以实现模拟PCM通信协议传输PCM数据。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图2示出了本发明实施例提供的一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，本方法用于利用GPIO口实现主机与从机之间的PCM数据传输。
在实现本发明之前需要从主机选取GPIO口分别用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口，这些端口与从机端口对应连接，其中时钟信号端口、同步信号端口和数据输出端口需要设置为输出模式，而数据输入端口需要设置成输入模式，在具体实现时，可以通过配置GPIO模块的GPxCON寄存器来实现将端口设置为输入模式或输出模式。
本方法包括下述步骤：
在步骤S1中，控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号。
在本发明实施例中，此处的时钟信号端口依次输出高低电平模拟了PCM通信协议的PCMSCLK信号，所述的预设时间间隔为生成的时钟信号周期的一半，此时钟信号决定了后续数据传输的速率。
在步骤S2中，在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低。
在本发明实施例中，此处的同步信号端口输出一段时间的高电平模拟了PCM通信协议的PCMSYNC信号。对于连续的模拟信号经过抽样后生成一系列的离散抽样值，每个离散抽样值再经过量化得到最接近该抽样值的量化值，所述量化值再经过编码后得到预设编码位数的一个字的PCM数据，因此连续模拟信号的每个离散抽样值都对应了一个字的PCM数据，所以传输PCM数据时是以一个字的PCM数据为单位进行传输，本实施例中的同步信号端口每输出一个同步信号(一段时间的高电平)后表明可以开始传输一个字的PCM数据，亦即只有同步信号的到来才能传输下一个字的PCM数据。
为了防止外界干扰造成同步信号端口输出电平抖动，所述同步信号端口必须输出足够长的一段时间高电平才能认定为有效的同步信号。通常所述的高电平时间与时钟信号的时钟周期有关，在本实施例中，当在每需要传输一个字的PCM数据时，同步信号端口在紧邻的时钟信号的边沿时刻输出高电平，并持续到下一个边沿时刻再将电平拉低，此后便可以在时钟信号的节拍下传输一个字的PCM数据。
上述两个步骤模拟了PCM通信协议的PCMSCLK信号和PCMSYNC信号，PCM通信协议分为主/从两种模式，一般多媒体处理芯片使用主模式，音频处理芯片使用从模式，主从模式的区别在于这两个信号由主机提供，具有数据传输的控制权。
在步骤S3中，在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据。
在本发明实施例中，同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低表明同步信号有效，在紧邻的时钟边沿时刻开始逐比特传输一个字的PCM数据，数据的传输方向由主机决定，可以选择通过数据输出端口向从机发送PCM数据或是通过数据接收接口接收从机发送的PCM数据。在本实施例中，主机中至少有一个数据传输端口，包括数据接收接口或数据发送接口，具体的传输方式由主机决定。
所述的一个字的PCM数据的长度由所选择的PCM编码位数决定的，位数越多编码越精确。譬如所述的编码位数为16位，那么一个字的PCM数据由16为的0、1组成。
在实现通过数据输出端口模拟PCMSOUT信号时，主机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在时钟信号的每个边沿时刻控制数据输出端口顺次相应输出高、低电平，比如若待输出的比特位为1，则在时钟边沿时刻控制输出高电平，若待输出的比特位为0，则在时钟边沿时刻控制输出低电平，这样在时钟信号的同步下将一个字的PCM数据逐比特传输出去，传输完毕后等待下一个同步信号的到来。
在实现通过数据输入端口模拟PCMSIN信号时，从机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻顺次相应输出高、低电平，比如若待输出的比特位为1，则在时钟边沿时刻控制输出高电平，若待输出的比特位为0，则在时钟边沿时刻控制输出低电平，这样在时钟信号的同步下从机将一个字的PCM数据逐比特传输出去，主机在对应的反向边沿时刻读取所述数据输入端口的电平状态，并将电平状态转换为相应的比特数据，所述对应的反向边沿时刻为发送一个比特数据的边沿时刻的下个反向边沿时刻，这样主机实现逐比特接收一个字的PCM数据，传输完毕后等待下一个同步信号的到来。
在本发明实施例中，所述边沿时刻为时钟信号的上升沿时刻，反向边沿时刻为时钟信号的下降沿时刻。若所述边沿时刻为时钟信号的下降沿时刻，那么反向边沿时刻为上升沿时刻。此外，在具体实现控制端口输出高低电平和读取端口电平时，需要对GPIO模块中的GPxDAT寄存器进行读写，当端口被设为输入模式时，读此寄存器可知道相应端口的电平状态高还是低，当端口被设为输出模式时，写此寄存器的位，可令相应的端口输出高电平或低电平。
实施例二：
图3示出了本发明实施例提供的一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施提供的装置用于利用GPIO口实现主机与从机之间的PCM数据传输，从主机选取GPIO口分别用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口与从机对应连接。
所述的一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置包括：
时钟输出单元301，用于控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；
同步输出单元302，用于在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；
数据传输单元303，用于在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据。
在本发明实施例中，时钟输出单元根据预设的时间间隔控制输出高低电平生成时钟信号，该时钟信号为后续数据传输提供传输节拍。每当需要传输一个字的PCM数据时，在输出传输单元的控制下输出一段时间的高电平生成同步信号，该同步信号有效后再紧邻的时钟边沿时刻通过数据传输单元开始传送一个字的PCM数据。其中数据传输单元至少能够实现传输数据或接收数据。
在本发明实施例中，所述数据传输单元包括：
数据发送模块304，用于主机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻控制数据输出端口顺次相应输出高、低电平；
和/或，
数据接收模块305，用于从机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻顺次相应输出高、低电平，主机在对应的反向边沿时刻读取所述数据输入端口的电平状态。
其中，数据发送模块用于控制主机发送数据到从机，数据接收模块用于控制从机发送数据到主机。在发送数据时，主机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在时钟信号的每个边沿时刻控制数据输出端口顺次相应输出高、低电平；在接收数据时，从机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻顺次相应输出高、低电平，主机在对应的反向边沿时刻读取所述数据输入端口的电平状态，并将电平状态转换为相应的比特数据，这样主机实现逐比特接收一个字的PCM数据，传输完毕后等待下一个同步信号的到来。
特别需要说明的是，若在主机中选取的3个GPIO端口分别用作PCMSCLK、PCMSYNC和PCMSOUT信号传输，或是分别用作CMSCLK、PCMSYNC和PCMSIN信号传输均在本发明的保护范围之内。
最后，本发明还保护了一种嵌入式处理芯片，所述芯片包括GPIO口，所述芯片通过选取GPIO口用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口来模拟PCM通信协议，可以实现与从机间的PCM数据传输。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，其特征在于，从主机选取GPIO口分别用作时钟信号端口、同步信号端口，以及数据输出端口和/或数据输入端口与从机对应连接，所述方法包括下述步骤：
控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；
在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；
在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据；
所述通过数据输入端口接收PCM数据具体包括：
从机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻顺次相应输出高、低电平，主机在对应的反向边沿时刻读取所述数据输入端口的电平状态；
所述在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低具体为：
当在每需要传输一个字的PCM数据时，同步信号端口在紧邻的时钟信号的边沿时刻输出高电平，并持续到下一个边沿时刻再将电平拉低。
2.如权利要求1所述的一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，其特征在于，所述通过数据输出端口发送PCM数据具体包括：
主机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻控制数据输出端口顺次相应输出高、低电平。
3.如权利要求1所述的一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，其特征在于，所述控制同步信号端口输出一段时间的高电平从时钟信号的边沿时刻开始，并持续所述时钟信号的一个时钟周期。
4.如权利要求2至3任一项所述的一种通过GPIO口模拟PCM通信的方法，其特征在于，所述的边沿时刻为上升沿时刻或下降沿时刻。
5.一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置，其特征在于，所述装置包括：
时钟输出单元，用于控制时钟信号端口以预设时间间隔依次输出高、低电平生成时钟信号；
同步输出单元，用于在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低；
数据传输单元，用于在所述时钟信号的同步下控制数据输出端口发送或通过数据输入端口接收PCM数据；
所述数据传输单元包括：
数据接收模块，用于从机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻顺次相应输出高、低电平，主机在对应的反向边沿时刻读取所述数据输入端口的电平状态；
所述同步输出单元在每需要传输一个字的PCM数据时，控制同步信号端口输出一段时间的高电平并拉低的过程具体为：
当在每需要传输一个字的PCM数据时，同步信号端口在紧邻的时钟信号的边沿时刻输出高电平，并持续到下一个边沿时刻再将电平拉低。
6.如权利要求5所述的一种通过GPIO口模拟PCM通信的装置，其特征在于，所述数据传输单元包括：
数据发送模块，用于主机根据待输出的一个字的PCM数据的每个比特位，在所述时钟信号的边沿时刻控制数据输出端口顺次相应输出高、低电平。
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