Linux音频设备驱动————音频设备
一、数字音频设备
目前，手机、PDA、MP3 等许多嵌入式设备中包含了数字音频设备，一个典型的数字音频系统的电路组成为：嵌入式微控制器/DSP 中集成了PCM、IIS 或AC97 音频接口，通过这些接口连接外部的音频编解码器即可实现声音的AD 和DA 转换，功放完成模拟信号的放大功能。
音频编解码器是数字音频系统的核心，衡量它的指标主要有：
• 采样频率
采样的过程就是将通常的模拟音频信号的电信号转换成二进制码0 和1 的过程，这些0 和1 便构成了数字音频文件。如图17.2 中的正弦曲线代表原始音频曲线，方格代表采样后得到的结果，二者越吻合说明采样结果越好。采样频率是每秒钟的采样次数，我们常说的 44.1kHz 采样频率就是每秒钟采样44100 次。理论上采样频率越高，转换精度越高，目前主流的采样频率是48kHz。
• 量化精度
量化精度是指对采样数据分析的精度，比如24bit 量化精度就是是将标准电平信号按照2 的24 次方进行分析，也就是说将图17.2 中的纵坐标等分为224 等分。量化精度越高，声音就越逼真。
二、 音频设备硬件接口
2.1 PCM 接口
针对不同的数字音频子系统，出现了几种微处理器或DSP 与音频器件间用于数字转换的接口。最简单的音频接口是PCM（脉冲编码调制）接口，该接口由时钟脉冲（BCLK）、帧同步信号（FS）及接收数据（DR）和发送数据（DX）组成。在FS 信号的上升沿，数据传输从MSB（Most Significant Bit）字开始，FS 频率等于采样率。FS 信号之后开始数据字的传输，单个的数据位按顺序进行传输，1 个时钟周期传输1 个数据字。发送MSB 时，信号的等级首先降到最低，以避免在不同终端的接口使用不同的数据方案时造成MSB 的丢失。PCM 接口很容易实现，原则上能够支持任何数据方案和任何采样率，但需要每个音频通道获得一个独立的数据队列。
2.2 IIS 接口
IIS 接口（Inter-IC Sound）在20 世纪80 年代首先被飞利浦用于消费音频，并在一个称为LRCLK（Left/RightCLOCK）的信号机制中经过多路转换，将两路音频信号变成单一的数据队列。当LRCLK 为高时，左声道数据被传输；LRCLK 为低时，右声道数据被传输。与PCM 相比，IIS 更适合于立体声系统。对于多通道系统，在同样的BCLK 和LRCLK 条件下，并行执行几个数据队列也是可能的。
2.3 AC97 接口
AC’97（Audio Codec 1997）是以Intel 为首的五个PC 厂商Intel、Creative Labs、NS、Analog Device与Yamaha 共同提出的规格标准。与PCM 和IIS 不同，AC’97 不只是一种数据格式，用于音频编码的内部架构规格，它还具有控制功能。AC’97 采用AC-Link 与外部的编解码器相连，AC-Link 接口包括位时钟（BITCLK）、同步信号校正（SYNC）和从编码到处理器及从处理器中解码（SDATDIN 与SDATAOUT）的数据队列。AC’97数据帧以SYNC 脉冲开始，包括12 个20 位时间段（时间段为标准中定义的不同的目的服务）及16 位“tag”段，共计256 个数据序列。例如，时间段“1”和“2”用于访问编码的控制寄存器，而时间段“3”和“4”分别负载左、右两个音频通道。“tag”段表示其他段中哪一个包含有效数据。把帧分成时间段使传输控制信号和音频数据仅通过4 根线到达9 个音频通道或转换成其他数据流成为可能。与具有分离控制接口的IIS方案相比，AC’97 明显减少了整体管脚数。
PCM、IIS 和AC97 各有其优点和应用范围，例如在CD、MD、MP3 随身听多采用IIS 接口，移动电话会采用PCM 接口，具有音频功能的PDA 则多使用和PC 一样的AC’97 编码格式。