基于IIS总线的嵌入式音频系统设计

需要注意的是，在三星公司的ARM芯片中，I／O设备的寄存器作为内存空间的一部分，可以使用普通的内存访问语句读写I／O寄存器，进而控制外部设备。这是该嵌入式系统与传统的基于Intel处理器的PC最大的不同。

2．1 驱动程序功能

设备驱动程序中需要完成的任务包括：对设备以及对应资源初始化和释放；读取应用程序传送给设备文件的数据并

2．2 驱动程序构架

Linux驱动程序中将音频设备按功能分成不同类型，每种类型对应不同的驱动程序。UDAl341TS音频芯片提供如下功能：

· 数字化音频。这个功能有时被称为DSP或Codec设备。其功能是实现播放数字化声音文件或录制声音。

· 混频器。用来控制各种输入输出的音量大小，在本系统中对应L3接口。

在Linux设备驱动程序将设备看成文件，在驱动程序中将结构file_operations中的各个函数指针与驱动程序对应例程函数绑定，以实现虚拟文件系统VFS对逻辑文件的操作。数字音频设备(audio)、混频器(mixer)对应的设备文件分别是／dev／dsp和／dev／mixer。

2．3 设备的初始化和卸载

／dev／dsp的驱动设计主要包含：设备的初始化和卸载、内存与DMA缓存区的管理、设备无关操作(例程)的实现以及中断处理程序。

在设备初始化中对音频设备的相关寄存器初始化，并在设备注册中使用了两个设备注册函数register sound_dsp()和regiter_sound_mixer()注册音频设备和混频器设备。这两个函数在2．2以上版本的内核drivers／sound／sound_core．c文件中实现。其作用是注册设备，得到设备标识，并且实现设备无关操作的绑定。在这些注册函数里使用的第一个参数都是struct file_operations类型的参数。该参数定义了设备无关接口的操作。

设备卸载时使用注销函数。注销时用输入注册时得到的设备号即可。在注销时还必须释放驱动程序使用的各种系统资源包括DMA、设备中断等。

2．4 DMA缓存区设计和内存管理

在音频设备的驱动程序设计中，DMA缓存区设计和内存管理部分最为复杂。由于音频设备有很高的实时性要求，所以合理地使用内存能加快对音频数据的处理，并减少时延。

三星公司的BDMA控制器没有内置DMA存储区域，在驱动程序中必须为音频设备分配DMA缓存区。这样就能通过DMA直接将需要回放或是录制的声音数据存放在内核的DMA缓存区中。

为了方便各种物·理设备使用DMA资源，在程序中使用strcut s3c44b_DMA数据结构管理系统各个DMA通道的资源，如图2。每个DMA通道被多个外部设备共用，为各个外设分配的DMA缓存区的大小和数目可能不·一致，所有分配的数据块使用DMA缓存数据块DMA_buf管理。各个不同设备申请的数据缓存区形成一个单向链表，每个链表节点包含一个起点字段，存放实际DMA缓存起始位置的物理地址。在设备第一次使用DMA时，使用kmalloc函数为DM A_buf分配内存，并且使用consistent_alloc函数为DMA分配实际的连续物理缓存区，然后将节点插入队列中。从第二次开始通过缓存区的标示符对缓存区进行操作。

内存管理中的重要问题是缓存区块设计。常见的设计思路是使用一个缓存区，CPU先对缓存区处理，然后挂起，音频设备对缓存区操作，音频设备处理完后唤醒CPU，如此循环。需要处理大量音频数据的音频设备驱动程序，可以使用双缓冲。以录音为例，系统使用缓存2存放音频设备量化好的声音，CPU(应用程序)则处理缓存1中的声音数据；当Codec设备填充完缓存2，它移向缓存1填充数据，而CPU转向处理缓存2里的数据；不断交替