CN104615403A - 一种音频输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种音频输出装置，包括：EPLD芯片、处理器、音频CODEC芯片、存储器；EPLD芯片与处理器连接，且EPLD芯片与音频CODEC芯片连接，并且EPLD芯片与存储器连接；处理器，用于向EPLD芯片发送写入命令或者读取命令；EPLD芯片，用于在接收到来自处理器的写入命令时，将语音信息写入到存储器；在接收到来自处理器的读取命令时，从存储器中读取语音信息，将语音信息转换为I2S接口格式的语音信息，并将转换后的语音信息输出到音频CODEC芯片；存储器，用于存储语音信息，并将语音信息输出给EPLD芯片；音频CODEC芯片，用于接收EPLD芯片输入的语音信息。本发明实施例中，通过EPLD芯片进行音频功能实现，避免使用I2S接口芯片进行音频功能实现，该方式更加灵活，适用范围更广泛。

Description

一种音频输出装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种音频输出装置。
背景技术
如图1所示，为音频输出装置的结构示意图，处理器与音频CODEC(编译码器)芯片之间需要部署专用的I2S(Inter IC Sound，集成电路内置音频总线)接口芯片。在上行方向，语音信息从耳机输出到音频CODEC芯片；音频CODEC芯片对语音信息进行音频编码，并通过I2S接口将该语音信息输出给I2S接口芯片；I2S接口芯片通过处理器接口将语音信息输出给处理器。在下行方向，处理器通过处理器接口将语音信息输出给I2S接口芯片；I2S接口芯片通过I2S接口将语音信息输出给音频CODEC芯片；音频CODEC芯片通过音频接口将语音信息输出给耳机，以使得语音信息最终能够通过耳机传播出去。
在上述方式中，需要使用专用的I2S接口芯片进行音频功能实现，该方式的局限性大，I2S接口芯片的实现比较复杂，不容易部署在音频输出装置中。
发明内容
本发明实施例提供一种音频输出装置，以通过EPLD(可擦除可编辑逻辑器件)芯片进行音频功能实现，避免使用I2S接口芯片进行音频功能实现。
本发明实施例提供一种音频输出装置，所述音频输出装置具体包括：可擦除可编辑逻辑器件EPLD芯片、处理器、音频编译码器CODEC芯片、存储器；其中，所述EPLD芯片与所述处理器连接，且所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片连接，并且所述EPLD芯片与所述存储器连接；
所述处理器，用于向所述EPLD芯片发送写入命令或者读取命令；
所述EPLD芯片，用于在接收到来自所述处理器的写入命令时，将语音信息写入到所述存储器；在接收到来自所述处理器的读取命令时，从所述存储器中读取语音信息，将所述语音信息转换为集成电路内置音频总线I2S接口格式的语音信息，并将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片；
所述存储器，用于存储语音信息，并将语音信息输出给所述EPLD芯片；
所述音频CODEC芯片，用于接收所述EPLD芯片输入的语音信息。
所述EPLD芯片，具体用于在将语音信息写入到所述存储器的过程中，将串行外设接口SPI片选接口选通到所述存储器上，并利用来自所述处理器的整片擦除命令，擦除所述存储器中当前存储的语音信息，并通过所述SPI片选接口将需要播放的语音信息写入到所述存储器。
所述EPLD芯片，具体用于在从所述存储器中读取语音信息的过程中，将SPI片选接口选通到所述存储器上，并基于来自所述处理器的读取命令中携带的播放地址，通过所述SPI片选接口从所述存储器中读取语音信息。
所述EPLD芯片，还用于在将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片之后，当收到完成ready信号时，确定此次语音信息播放完毕；当未收到ready信号时，确定此次语音信息未播放完毕，并发送告警信息。
所述EPLD芯片从所述存储器中读取语音信息的时钟，与所述EPLD芯片将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片的时钟，保持时钟同步。
所述EPLD芯片的输入时钟作为所述音频CODEC芯片的主时钟，且所述音频CODEC芯片利用所述主时钟分频产生需要的采样时钟。
所述EPLD芯片与所述存储器之间的时钟包括串行时钟SCLK，所述EPLD芯片与音频CODEC芯片之间的时钟包括位时钟BCLK，所述SCLK与所述BCLK的频率相同。
所述EPLD芯片与所述存储器之间的时钟具体包括SCLK，所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片之间的时钟具体包括BCLK和字时钟WCLK，将所述BCLK与所述WCLK或逻辑后产生的时钟作为所述SCLK。
所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片之间的时钟包括BCLK、WCLK和系统时钟MCLK，所述BCLK和所述WCLK由所述MCLK分频产生。
所述存储器具体包括SPI FLASH芯片，所述音频输出装置应用在板卡上。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：本发明实施例中，通过EPLD芯片进行音频功能实现，避免使用I2S接口芯片进行音频功能实现，该方式更加灵活，适用范围更广泛。具体的，当处理器不支持I2S接口时，通过EPLD芯片模拟I2S接口完成语音信息的转换，提高音频输出装置的灵活性，在不具有I2S接口的情况下可以通过EPLD芯片逻辑实现I2S接口功能，通过EPLD芯片实现从存储器中读取语音信息，并将语音信息通过EPLD芯片模拟I2S总线，实现让音频CODEC芯片播放语音信息。语音信息的播放不依赖于需要携带I2S接口芯片、I2S总线的MCU(Micro Control Unit，微控制单元)，只需要通过MIF(多接口主机)接口读写存储器完成语音信息播放的功能。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中提出的音频输出装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一中提出的音频输出装置的结构示意图；
图3是本发明实施例一中提出的EPLD芯片读写语音信息的示意图；
图4是本发明实施例一中提出的EPLD芯片烧写SPI FLASH的框图；
图5是本发明实施例一中提出的读取SPI FLASH和产生I2S时序的框图；
图6、图7和图8是本发明实施例一中提出的具体的时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例一提出一种音频输出装置，如图2所示，该音频输出装置具体包括但不限于：EPLD(Erasable ProgrammableLogic Device，可擦除可编辑逻辑器件)芯片、处理器、音频CODEC芯片、存储器。其中，EPLD芯片与处理器连接，且EPLD芯片与音频CODEC芯片连接，并且EPLD芯片与存储器连接。进一步的，存储器具体包括但不限于SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)FLASH芯片，音频输出装置具体应用在板卡上，如MDMA板卡。在具体应用中，处理器可以为MPC8313，音频CODEC芯片可以为TLV320A\C3104；存储器可以为M25P16。
本发明实施例中，处理器，用于向EPLD芯片发送写入命令或者读取命令。EPLD芯片，用于在接收到来自处理器的写入命令时，将语音信息写入到存储器；在接收到来自处理器的读取命令时，从存储器中读取语音信息，将语音信息转换为I2S接口格式的语音信息，并将转换后的语音信息输出到音频CODEC芯片。存储器，用于存储语音信息，并将相应的语音信息输出给EPLD芯片。音频CODEC芯片，用于接收EPLD芯片输入的语音信息。
其中，EPLD芯片，可以通过使用VHDL(Very-High-Speed Integrated CircuitHardware Description Language，超高速集成电路硬件描述语言)语言编写代码，实现用于在接收到来自处理器的写入命令时，将语音信息写入到存储器；在收到来自处理器的读取命令时，从存储器中读取语音信息，将语音信息转换为I2S接口格式的语音信息，将转换后的语音信息输出到音频CODEC芯片。
本发明实施例中，EPLD芯片，具体用于在将语音信息写入到存储器的过程中，将SPI片选接口选通到存储器上，并利用来自处理器的整片擦除命令，擦除存储器中当前存储的语音信息，并通过SPI片选接口将需要播放的语音信息写入到存储器。进一步的，EPLD芯片，具体用于在从存储器中读取语音信息的过程中，将SPI片选接口选通到存储器上，并基于来自处理器的读取命令中携带的播放地址，通过SPI片选接口从存储器中读取语音信息。
本发明实施例中，通过EPLD芯片的编译选择功能，可以完成EPLD芯片对存储器(如SPI FLASH芯片)的烧写功能，并可以从存储器读取语音信息，并将语音信息转换为I2S接口的语音信息，并将转换后的语音信息传输给音频CODEC芯片进行播放。进一步的，在读取播放功能中，处理器能够对EPLD芯片的播放地址进行选择，然后由EPLD芯片播放出相应的语音信息。
如图3所示，为EPLD芯片读写语音信息的示意图。EPLD芯片在编译选择之后，将SPI片选接口(即SS接口)选通到存储器的CS上进行烧写，然后基于处理器通过SPI接口发送的整片擦除命令，EPLD芯片擦除存储器中当前存储的语音信息，之后，EPLD芯片通过SPI片选接口将需要播放的语音信息(如PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)文件)传输到存储器中，至此烧写过程完毕。进一步的，由于每块板卡的烧写FLASH(即存储器)只需要一次，为了节省资源，可以将板卡下电，并重新编译读取存储器的EPLD芯片版本。在接收到需要发送的语音信息之后，EPLD芯片通过SPI接口对存储器进行相应地址的读取，得到的语音信息，经过EPLD芯片内部转换成左右声道的I2S数据，并最终发送给音频CODEC芯片进行声音的播放。
本发明实施例中，EPLD芯片，进一步用于在将转换后的语音信息输出到音频CODEC芯片之后，当收到ready(完成)信号时，确定此次语音信息播放完毕；当未收到ready信号时，确定此次语音信息未播放完毕，并发送告警信息。具体的，由于每一个语音都包含一个ready信号，因此，当EPLD芯片收到ready信号时，表示此次语音信息播放完毕，否则，EPLD芯片告警。
如图4所示，为EPLD芯片烧写SPI FLASH的框图。在EPLD芯片烧写SPI FLASH时，首先，处理器通过MIF接口控制EPLD芯片内部的debug(调试)模块的编译选项dbg_spiflash_we的bool状态，将debug模块中的编译开关设置成SPI写模式。之后，处理器通过处理器的SPI接口将语音信息输出给与处理器直接连接的EPLD芯片，并由EPLD芯片将语音信息输出给SPIFLASH。在图4中，可以通过OSP Studio将预先存储好的音频信息存储到SPIFLASH中。之后，将debug开关切换，进行后续的读取播放的操作。
本发明实施例中，EPLD芯片从存储器中读取语音信息的时钟，与EPLD芯片将转换后的语音信息输出到音频CODEC芯片的时钟，保持时钟同步。进一步的，EPLD芯片的输入时钟作为音频CODEC芯片的主时钟，音频CODEC芯片利用主时钟分频产生需要的采样时钟。EPLD芯片与存储器之间的时钟包括SCLK(串行时钟)，EPLD芯片与音频CODEC芯片之间的时钟包括BCLK(位时钟)，且SCLK与BCLK的频率相同。进一步，EPLD芯片与存储器之间的时钟具体包括SCLK，EPLD芯片与音频CODEC芯片之间的时钟具体包括BCLK和WCLK(字时钟)，并且将BCLK与WCLK或逻辑后产生的时钟作为SCLK。进一步的，EPLD芯片与音频CODEC芯片之间的时钟包括BCLK、WCLK和MCLK(系统时钟)，且BCLK和WCLK由MCLK分频产生。
如图5所示，为读取SPI FLASH和产生I2S时序的框图。EPLD芯片的输入时钟可以为25MHz，且EPLD芯片的输入时钟可以作为音频CODEC芯片的Master(主)时钟，音频CODEC芯片可以基于此Master时钟，通过内部分频产生AD转换(模数转换)和DA转换(数模转换)所需要的采样时钟。
BCLK和WCLK都是由MCLK分频产生，由于采用的输出语音信息的采样率为8KHz，16bit，双声道，因此，帧信号时钟WCLK为8.138KHz，每一帧信号内包含左右声道，每个声道中包含16bit，即BCLK为260.42KHz，SPIFLASH的时钟SCLK与BCLK的频率一样为260.42KHz。由于音频CODEC芯片的帧信号分左右声道，因此，SPI FLASH在读取语音信息时，该语音信息需要与音频CODEC芯片播放语音信息保持同步。因此，需要将BCLK与WCLK或逻辑后产生的时钟作为SPI FLASH的SCLK。在处理器控制发送读取命令后紧跟24bit的地址位，MOSI随着SCLK一起拍给SPI FLASH读取语音信息，之后MISO输入的语音信息以同样的位时钟，通过I2S的DATA传输给音频CODEC芯片进行语音的播放，具体的时序图如图6所示。
音频CODEC芯片的Master时钟为25MHz，其是由EPLD芯片的输入时钟直接透传所得到，BCLK为音频CODEC芯片的位时钟，表示一个bit传输的时钟，由MCLK分频得到260.42KHz，具体的时序图如图7所示。
音频CODEC芯片的DAC(Digital to Analog Converter，数字模拟转换器)输出的采样率为8.138KHz，分为左右声道，因此，WCLK的频率为8.138KHz，低电平表示左声道，高电平表示右声道，每个声道内包含16bit的数据，时钟为BCLK，频率为260.42KHz。因此，帧信号WCLK的时钟为8.138KHz。由于在进行语音信息读取时，左右声道的数据应该一样，因此，WCLK在低电平时从SPI FLASH读取语音信息，并传输给音频CODEC芯片进行播放；在高电平时，需要增加一个databuffer(数据缓冲器)来对前一个低电平的语音信息进行缓存，之后再进行语音信息的播放，此时，SPI FLASH的SCLK处于高电平，没有时钟输出，也不会从SPI FLASH中将语音信息读出，一旦下一个WCLK的低电平到来，则进行下一次16bit的语音信息的读取。
在音频CODEC芯片读取语音信息时，首先，需要发送读取命令00000011，其读取时序如图8所示。之后的24个bit时钟，将发送读取地址的24位地址线。然后，SPI FLASH会从SPI输出管脚输出8bit的语音信息，其存储的语音信息长度为8bit位宽，其语音信息大小将小于10KB，因此，控制CS在10K*8bit个时钟之后拉高CS，停止语音信息的输出，即一个语音播放完成。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过EPLD芯片进行音频功能实现，避免使用I2S接口芯片进行音频功能实现，该方式更加灵活，适用范围更广泛。具体的，当处理器不支持I2S接口时，通过EPLD芯片模拟I2S接口完成语音信息的转换，提高音频输出装置的灵活性，在不具有I2S接口的情况下可以通过EPLD芯片逻辑实现I2S接口功能，通过EPLD芯片实现从存储器中读取语音信息，并将语音信息通过EPLD芯片模拟I2S总线，实现让音频CODEC芯片播放语音信息。语音信息的播放不依赖于需要携带I2S接口芯片、I2S总线的MCU，只需要通过MIF接口读写存储器完成语音信息播放的功能。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种音频输出装置，其特征在于，所述音频输出装置具体包括：可擦除可编辑逻辑器件EPLD芯片、处理器、音频编译码器CODEC芯片、存储器；其中，所述EPLD芯片与所述处理器连接，且所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片连接，并且所述EPLD芯片与所述存储器连接；
所述处理器，用于向所述EPLD芯片发送写入命令或者读取命令；
所述EPLD芯片，用于在接收到来自所述处理器的写入命令时，将语音信息写入到所述存储器；在接收到来自所述处理器的读取命令时，从所述存储器中读取语音信息，将所述语音信息转换为集成电路内置音频总线I2S接口格式的语音信息，并将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片；
所述存储器，用于存储语音信息，并将语音信息输出给所述EPLD芯片；
所述音频CODEC芯片，用于接收所述EPLD芯片输入的语音信息。
2.如权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片，具体用于在将语音信息写入到所述存储器的过程中，将串行外设接口SPI片选接口选通到所述存储器上，并利用来自所述处理器的整片擦除命令，擦除所述存储器中当前存储的语音信息，并通过所述SPI片选接口将需要播放的语音信息写入到所述存储器。
3.如权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片，具体用于在从所述存储器中读取语音信息的过程中，将SPI片选接口选通到所述存储器上，并基于来自所述处理器的读取命令中携带的播放地址，通过所述SPI片选接口从所述存储器中读取语音信息。
4.如权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片，还用于在将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片之后，当收到完成ready信号时，确定此次语音信息播放完毕；当未收到ready信号时，确定此次语音信息未播放完毕，并发送告警信息。
5.如权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片从所述存储器中读取语音信息的时钟，与所述EPLD芯片将转换后的语音信息输出到所述音频CODEC芯片的时钟，保持时钟同步。
6.如权利要求5所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片的输入时钟作为所述音频CODEC芯片的主时钟，且所述音频CODEC芯片利用所述主时钟分频产生需要的采样时钟。
7.如权利要求5所述的音频输出装置，其特征在于，所述EPLD芯片与所述存储器之间的时钟包括串行时钟SCLK，所述EPLD芯片与音频CODEC芯片之间的时钟包括位时钟BCLK，所述SCLK与所述BCLK的频率相同。
8.如权利要求5所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片与所述存储器之间的时钟具体包括SCLK，所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片之间的时钟具体包括BCLK和字时钟WCLK，将所述BCLK与所述WCLK或逻辑后产生的时钟作为所述SCLK。
9.如权利要求5所述的音频输出装置，其特征在于，
所述EPLD芯片与所述音频CODEC芯片之间的时钟包括BCLK、WCLK和系统时钟MCLK，所述BCLK和所述WCLK由所述MCLK分频产生。
10.如权利要求1-9任一项所述的音频输出装置，其特征在于，所述存储器具体包括SPI FLASH芯片，所述音频输出装置具体应用在板卡上。
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