CN117850735B - 一种音频通道接口扩展传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种音频通道接口扩展传输系统及方法，涉及音频传输技术领域，音频通道接口扩展传输系统包括：主控制芯片音频系统和从控制对象；主控制芯片音频系统包括主控制芯片和音频软件；主控制芯片上设有DMA设备，主控制芯片和从控制对象上均设有多个TDM；音频软件包括音频DMA驱动和音频接口控制器驱动，音频DMA驱动用于初始化DMA设备，以使主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，音频接口控制器驱动用于使能控制主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到主TDM的位时钟。本申请通过主从设计，达到对多个TDM的通道进行合并以扩展通道数的目的，同时通过系统以及软件控制达到时钟同步，零噪声输出的效果。

Description

一种音频通道接口扩展传输系统及方法

技术领域

本申请涉及音频传输技术领域，具体涉及一种音频通道接口扩展传输系统及方法。

背景技术

在车载等音频应用系统有几种情形要求音频通道做到多路并发，一个是多音区，即在汽车的每一个驾驶和乘客位都有专用的麦克风和喇叭，二是空间音效，空间音效需要很多个喇叭组成3D音场空间，需要的喇叭数可以多达20多个，三是多系统应用场景并发，例如导航音和AVAS（Acoustic Vehicle Alert System，电动汽车提示音系统），以及3D音效同时启用。这些并发场景可能需要的音频并发通路达到20路以上。

目前的音频物理接口往往设计的都不会超过16路，另外，更高的路数要求更高的时钟频率，这样会对音频接口的I/O能力提出更高的要求。

现在的设计通常只能将多个TDM接口独立配置和独立工作。另外一种设计方式是用一个时钟线与多个数据线组成multi-lane作为一个接口进行设计。

多接口TDM中每一接口都是独立时钟和独立控制，在与外部进行通信时需要独立初始化和独立控制，在需要2路TDM的所有通道在同一个帧里严格时钟同步时，会出现问题，导致功能偏差。

在multi-lane设计中，一个时钟线同时控制多个数据线的输入和输出，确实可达到扩展通路的目的，但是因为在芯片设计里固定，导致如果在不需要多路的场合改为单接口模式会造成I/O资源的浪费。

发明内容

本申请提供一种音频通道接口扩展传输系统及方法，其通过主从设计，达到对多个TDM的通道进行合并以扩展通道数的目的，同时通过系统以及软件控制达到时钟同步，零噪声输出的效果。

第一方面，本申请实施例提供一种音频通道接口扩展传输系统，所述音频通道接口扩展传输系统包括：主控制芯片音频系统和从控制对象；

所述主控制芯片音频系统包括主控制芯片和音频软件；

所述主控制芯片上设有DMA设备，且所述主控制芯片和从控制对象上均设有多个音频时分复用接口TDM，所述TDM包括时钟接口和数据接口；

所述主控制芯片上一TDM作为主TDM，其时钟接口与主控制芯片的其余TDM的时钟接口以及从控制对象上的TDM的时钟接口相连，且所述主控制芯片上每一TDM的数据接口对应地与从控制对象上的一TDM的数据接口相连，其中，所述主TDM的时钟为输出，所述主控制芯片的其余TDM的时钟以及从控制对象上的TDM的时钟为输入；

所述音频软件包括音频DMA驱动和音频接口控制器驱动，所述音频DMA驱动用于初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，所述音频接口控制器驱动用于使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能主控制芯片上的TDM传输，以使所述主控制芯片上的TDM不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述音频软件还包括音频设备驱动，所述主控制芯片和从控制对象还通过控制接口相连，所述音频设备驱动用于通过所述控制接口对所述从控制对象进行初始化。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述控制接口为集成电路总线I2C接口或串行外设接口SPI。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述主控制芯片上设有TDM1和TDM3，所述TDM1为主TDM，且所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道；

所述音频DMA驱动用于配置DMA通道，使得：

源地址为声音源的m+p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述从控制对象为从控制芯片或音频设备。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述主控制芯片为CPU或DSP。

第二方面，本申请实施例提供了一种利用上述的音频通道接口扩展传输系统的音频通道接口扩展传输方法，所述音频通道接口扩展传输方法包括：

利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧；

利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

结合第二方面，在一种实施方式中，所述利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟，包括：

利用音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能主控制芯片上的TDM传输，以使所述主控制芯片上的TDM不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出。

结合第二方面，在一种实施方式中，所述利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，包括：

所述主控制芯片上设有TDM1和TDM3，所述TDM1为主TDM，且所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道；

利用音频DMA驱动配置DMA通道，使得：

源地址为声音源的m+p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请中的音频通道接口扩展传输系统，主控制芯片中的多个TDM接口上采用主从接口连接，以使得可以同时在2个以上TDM上进行输入输出，扩展了数据通道，并在时钟上做到硬件同步。在系统侧通过统一初始化DMA通道来确保数据源的各路数据都对齐到同一帧。并在系统侧通过统一使能控制来达到多路数据都同步到主控制芯片的同一个位时钟。从而达到了对多个TDM的通道进行合并以扩展通道数的目的，同时通过系统以及软件控制达到时钟同步，零噪声输出的效果。

附图说明

图1为本申请音频通道接口扩展传输系统一实施例的结构框图；

图2为本申请主控制芯片与从控制对象的时钟关系以及数据连接图；

图3为本申请音频通道接口扩展传输方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。术语“第一”、“第二”和“第三”等描述，是用于区分不同的对象等，其不代表先后顺序，也不限定“第一”、“第二”和“第三”是不同的类型。

在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

在本申请实施例描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作或步骤，但是应该理解，这些操作或步骤可以不按照其在本申请实施例中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号仅用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作或步骤可以按顺序执行或并行执行，并且这些操作或步骤可以进行组合。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本申请实施例提供一种音频通道接口扩展传输系统。

一实施例中，参照图1，图1为本申请音频通道接口扩展传输系统一实施例的功能模块示意图。如图1所示，音频通道接口扩展传输系统包括：主控制芯片音频系统和从控制对象。

其中，所述主控制芯片音频系统包括主控制芯片和音频软件。

同时参见图2所示，所述主控制芯片上设有DMA设备，且所述主控制芯片和从控制对象上均设有多个音频时分复用接口TDM，所述TDM包括时钟接口和数据接口。

所述主控制芯片上一TDM作为主TDM，其时钟接口与主控制芯片的其余TDM的时钟接口以及从控制对象上的TDM的时钟接口相连，且所述主控制芯片上每一TDM的数据接口对应地与从控制对象上的一TDM的数据接口相连，其中，所述主TDM的时钟为输出，所述主控制芯片的其余TDM的时钟以及从控制对象上的TDM的时钟为输入。

所述音频软件包括音频DMA驱动和音频接口控制器驱动，所述音频DMA驱动用于初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，所述音频接口控制器驱动用于使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

基于上述设计的主控制芯片音频系统，将多个TDM合并使用，通过主从结构将多接口TDM的数据通路合并以达到硬件时钟一致的目的，再通过系统软件对多路TDM接口控制器和时钟集中控制来达到数据和时钟同步的目的。

下面通过具体的例子来对本申请中的主控制芯片音频系统做进一步说明，具体而言，参见图2所示：

本实施例包括具备多路TDM接口的主控制芯片，具备2个以上的TDM接口，在图2中展示的两个TDM的情形。从控制对象控制芯片或音频设备，外部音频设备可以是另一个具备2路TDM接口的控制芯片或者具有2路TDM接口的音频芯片。

本实施例中的主控制芯片与从控制芯片或音频设备的互联系统设计。该互联通过主控制芯片的时钟统一给到自身的另一个从接口或者从设备的TDM从接口来实现。从控制芯片或外部音频设备可以是一路时钟（multi-lane），也可以是单独的时钟（多接口）。

在本实施例中运行在主控制芯片上的软件，可以运行在CPU上或者DSP上。

对于软件架构方面：

音频驱动软件包括：音频设备驱动、音频接口控制器驱动和音频DMA驱动。

其中，音频设备驱动指通过控制接口对音频设备或者从控制芯片进行初始化的驱动；音频接口控制器驱动主要是对主控制芯片的接口控制器进行控制；音频DMA驱动主要是对音频接口的多路音频数据进行数据传输所使用DMA的驱动。

初始化时，音频设备驱动通过控制接口例如I2C/SPI对从控制芯片或者音频设备进行初始化。音频接口控制器驱动对主控制芯片的TDM1和TDM3进行初始化，包括采样率，位宽等信息的配置。音频DMA驱动对主控制音频的DMA设备进行初始化。

然后，音频DMA驱动通过不同的DMA通道配置：

其中，源地址分别为声音源的前m个通道和声音源的后p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。

通过以上操作确保来自声音源的同一帧数据(m+p)个通道同步对齐到TDM1和TDM3的数据接口，其中，所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道。

最后，音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能TDM1和TDM3传输，原子操作可借助于硬件实现，确保TDM1和TDM3的使能寄存器在芯片内部时钟（>100MHz）一个周期内完成，远小于TDM接口的位时钟周期(约24MHz)。

通过以上同步操作，TDM1和TDM3不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出，TDM1和TDM3的输出和输入分别对应到TDM2和TDMn的输入和输出，即TDM1的TX对应于TDM2的RX，TDM1的RX对应于TDM2的TX，TDM3和TDMn也是同理。值得说明的是，主控制芯片上可以设置更多的TDM，此时，从控制对象中也同步设置对应数量的TDM即可。

可以理解的是，经过上述操作之后，TDM1和TDM3合并使用后，可以扩展单个TDM的通道数从m个变为m+p个，且TDM2、TDM3和TDMn都与TDM1的时钟完全同步。

综上所述，本申请中的音频通道接口扩展传输系统，主控芯片中的多个TDM接口上采用主从接口连接，以使得可以同时在2个以上TDM上进行输入输出，扩展了数据通道，并在时钟上做到硬件同步。在系统侧通过统一初始化DMA通道来确保数据源的各路数据都对齐到同一帧。并在系统侧通过统一使能控制来达到多路数据都同步到主控制芯片的同一个位时钟。从而达到了对多个TDM的通道进行合并以扩展通道数的目的，同时通过系统以及软件控制达到时钟同步，零噪声输出的效果。

第二方面，本申请实施例还提供一种利用上述的音频通道接口扩展传输系统的音频通道接口扩展传输方法。

一实施例中，参照图3，图3为本申请音频通道接口扩展传输方法一实施例的流程示意图。如图3所示，音频通道接口扩展传输方法包括：

S1、利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧；

具体而言，在本实施例中，所述主控制芯片上设有TDM1和TDM3，所述TDM1为主TDM，且所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道；

利用音频DMA驱动配置DMA通道，使得：

源地址为声音源的m+p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。

S2、利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

在本实施例中，主要是利用音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能主控制芯片上的TDM传输，以使所述主控制芯片上的TDM不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出。

进一步地，一实施例中，所述音频软件还包括音频设备驱动，所述主控制芯片和从控制对象还通过控制接口相连，所述音频设备驱动用于通过所述控制接口对所述从控制对象进行初始化。

进一步地，一实施例中，所述控制接口为集成电路总线I2C接口或串行外设接口SPI。

进一步地，一实施例中，所述从控制对象为从控制芯片或音频设备。

进一步地，一实施例中，所述主控制芯片为CPU或DSP。

综上所述，本申请中的音频通道接口扩展传输方法，利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧；利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。从而达到了对多个TDM的通道进行合并以扩展通道数的目的，同时通过系统以及软件控制达到时钟同步，零噪声输出的效果。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种音频通道接口扩展传输系统，其特征在于，所述音频通道接口扩展传输系统包括：主控制芯片音频系统和从控制对象；

所述主控制芯片音频系统包括主控制芯片和音频软件；

所述主控制芯片上设有DMA设备，且所述主控制芯片和从控制对象上均设有多个音频时分复用接口TDM，所述TDM包括时钟接口和数据接口；

所述主控制芯片上一TDM作为主TDM，其时钟接口与主控制芯片的其余TDM的时钟接口以及从控制对象上的TDM的时钟接口相连，且所述主控制芯片上每一TDM的数据接口对应地与从控制对象上的一TDM的数据接口相连，其中，所述主TDM的时钟为输出，所述主控制芯片的其余TDM的时钟以及从控制对象上的TDM的时钟为输入；

所述音频软件包括音频DMA驱动和音频接口控制器驱动，所述音频DMA驱动用于初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，所述音频接口控制器驱动用于使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

2.如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能主控制芯片上的TDM传输，以使所述主控制芯片上的TDM不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出。

3.如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述音频软件还包括音频设备驱动，所述主控制芯片和从控制对象还通过控制接口相连，所述音频设备驱动用于通过所述控制接口对所述从控制对象进行初始化。

4.如权利要求3所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述控制接口为集成电路总线I2C接口或串行外设接口SPI。

5.如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述主控制芯片上设有TDM1和TDM3，所述TDM1为主TDM，且所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道；

所述音频DMA驱动用于配置DMA通道，使得：

源地址为声音源的m+p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。

6.如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述从控制对象为从控制芯片或音频设备。

7.如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统，其特征在于：

所述主控制芯片为CPU或DSP。

8.一种利用如权利要求1所述的音频通道接口扩展传输系统的音频通道接口扩展传输方法，其特征在于，所述音频通道接口扩展传输方法包括：

利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧；

利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟。

9.如权利要求8所述的音频通道接口扩展传输方法，其特征在于：所述利用音频接口控制器驱动使能控制所述主控制芯片上的TDM，以使多路数据均同步到所述主控制芯片的主TDM的位时钟，包括：

利用音频接口控制器驱动通过原子操作同步使能主控制芯片上的TDM传输，以使所述主控制芯片上的TDM不同通道的数据与位时钟和帧同步信号保持同步输出。

10.如权利要求8所述的音频通道接口扩展传输方法，其特征在于：所述利用音频DMA驱动初始化DMA设备，以使所述主控制芯片上的TDM的各路数据都对齐到声音源的同一帧，包括：

所述主控制芯片上设有TDM1和TDM3，所述TDM1为主TDM，且所述TDM1和TDM3分别对应m个通道和p个通道；

利用音频DMA驱动配置DMA通道，使得：

源地址为声音源的m+p个通道，目的地址分别为TDM1和TDM3控制器的缓存地址。