基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計

1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計姓名：王薇申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：武一20081001河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)目前己經(jīng)成為通訊和消費產(chǎn)品的共同發(fā)展方向，嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)今最熱門的概念之一，各種各樣的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上己經(jīng)大大超過了通用計算機。同時數(shù)字音頻技術(shù)在我們社會生活中的應(yīng)用也己經(jīng)非常廣泛，WAV、MPEG、MP3和WMA等相繼出現(xiàn)。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字音頻技術(shù)研究有著廣闊的前景，基于嵌入式的數(shù)字音頻設(shè)備以其高性價比、日新月異的發(fā)展速度等優(yōu)點受到世界各國的廣泛關(guān)注。本文結(jié)合市場

2、發(fā)展需要，提出了一個比較優(yōu)化的解決方案，并從理論和實踐兩方面對該方案進行了分析和設(shè)計。本論文的主要工作是在研究了基于ARM9體系結(jié)構(gòu)的Samsung S3C2410處理器的基礎(chǔ)上，以該處理器為核心，加上外部存儲器和音頻編碼解碼芯片等器件，完成了一個嵌入式音頻系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計的系統(tǒng)中包括硬件設(shè)計、音頻編碼解碼芯片的設(shè)備驅(qū)動程序及應(yīng)用程序。論文中首先對嵌入式系統(tǒng)進行了比較詳細的介紹，并對S3C2410處理器的體系結(jié)構(gòu)和特性進行了仔細的分析，其次介紹了嵌入式數(shù)字音頻系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，然后從硬件和軟件兩個部分，分多個模塊來安排設(shè)計所要求的系統(tǒng)，其中包括C/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)在ARM微處理器上的移植

3、，與上位機(PC機)上USB接口的通訊，以及人機界面和數(shù)字音頻解碼的程序設(shè)計等。整個嵌入式音頻系統(tǒng)是一個可以獨立工作的可擴展系統(tǒng)，該系統(tǒng)能完成音頻采集和處理功能。 關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，ARM，S3C2410, C/OS-II，音頻系統(tǒng)，UDA1341TSi基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計Design of an audio system based on ARMABSTRACTWith the development of information,intelligence,and network,the embedded system have already currently become the

4、 common development direction of the communication and consumption product.Nowadays the embedded system is one of the most popular concepts,the application quantity of various embedded system equipments have already exceeded the general computer.At the same time the application of the digital audio-

5、frequency technique is already very extensive in the social life,WAV,MPEG,WMA,MP3 and etc have appeared one after another.The research of the digital audio-frequency technique combining the embedded system has the extensive foreground.The digital audio-frequency equipments based on the embedded syst

6、em have be attended all over the world because of its high ratio of sexual valence,the quickly development speed,and etc.This text puts forward a more excellent solution combining the market development demand,and analysis and designs the project from both theories and fulfillment.The main work of t

7、his paper is designing an audio embedded system.After studying the S3C2410 processor which based on ARM9 architecture made by Samsung Ltd,the circuit schematic diagram is drawn.The system takes S3C2410 processor as the core,and adding some outer components such as memory,audio coding and decoding ch

8、ip and so on.Next, drivers of the audio chip and application programs are programmed and transplanted intoC/OS-II kernel.Firstly,the embedded system is introduced,and architecture and characteristics of S3C2410 processor is analized carefully,which is the foundation of the outer circuit design.Secon

9、dly,relational technique is introduced,which is about the digital audio system based on the embedded system.Finally,the whole text designs the demand system in two parts of the hardware and sotfware by divided several parts,that include the transplantation of the C/OS-II embedded operate system tran

10、splanting into the ARM microprocessor,the communication of the USB interface in PC,and the program design of the man-machine interface and the digital audio-frequency decoding.The whole audio embedded system is an expandable system and it can work independently.We use the system to collect and proce

11、ss audio signal.KEY WORDS: Embedded system,ARM,S3C2410,C/OS-II,UDA1341TSii河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論§1-1 課題研究的背景及意義隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為通訊和消費產(chǎn)品的共同發(fā)展方向，廣泛應(yīng)用在人們工作生活的各個方面，幾乎包括了所有的電器設(shè)備，如電視機頂盒、手機、汽車、數(shù)字相機、微波爐、電梯、空調(diào)、工業(yè)自動化設(shè)備和醫(yī)療儀器等等。在嵌入式技術(shù)快速發(fā)展的同時，數(shù)字音頻技術(shù)發(fā)展的速度也相當(dāng)驚人，數(shù)字音頻技術(shù)在我們社會生活中的應(yīng)用也己經(jīng)非常廣泛，受到越來越多消費者的青睞

12、。WAV、MPEG和WMA相繼出現(xiàn)的同時，MP3、MP4也正如暴風(fēng)雪一般橫掃整個音樂界，可見數(shù)字音頻領(lǐng)域的研究有著非常廣闊的前景1。在MP3、手機等消費類電子產(chǎn)品中，人們對于這些個人終端的要求早已不限于單純通話和簡單的文字處理，高質(zhì)量的音效和實時的音頻定制是當(dāng)前發(fā)展的重要趨勢。本課題的出發(fā)點即為研究嵌入式技術(shù)在音頻系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合數(shù)字音頻和嵌入式系統(tǒng)這兩個前沿技術(shù)，設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的新型數(shù)字音頻系統(tǒng)。擬采用Samsung公司的S3C2410型微處理器和Philips公司的UDA1341型立體聲音頻Codec，不僅可以實現(xiàn)音頻的采集和播放，還可以實時定制廣播節(jié)目，存儲并播放。進行相關(guān)

13、硬件電路的設(shè)計，并編制了該音頻系統(tǒng)基于實時操作系統(tǒng)C/OS-II的驅(qū)動程序。S3C2410是Samsung公司一款基于ARM920T核的微處理器，通過IIS音頻總線與UDA1341型CODEC構(gòu)成嵌入式音頻系統(tǒng)。UDA1341TS 是Philips推出的一款適用于手持設(shè)備的低成本、小尺寸、低功耗的高性能音頻編解碼器。該器件提供2個麥克風(fēng)輸入，可實現(xiàn)單端輸入、差分輸入等靈活配置,并設(shè)置了可編程增益放大器和自動增益控制器,保證高質(zhì)量的音頻獲?。辉撔酒€集成了聽筒和喇叭輸出的驅(qū)動器，喇叭音量可以編程調(diào)整或進入靜音狀態(tài)。在ADC路徑上，還提供了可編程濾波器、混頻器等2。§1-2 嵌入式音頻系

14、統(tǒng)簡介隨著對數(shù)字音頻技術(shù)要求的不斷提高，各種附加功能模塊的加入，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，利用傳統(tǒng)方式很難對眾多的任務(wù)進行有效地管理，于是加入了嵌入式技術(shù)，使得音頻系統(tǒng)在性能提高的前提下，成本大幅下降，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在GPS自動導(dǎo)航、PDA、3G手機等嵌入式領(lǐng)域，但國內(nèi)在這方面的研究較少。嵌入式音頻系統(tǒng)是傳統(tǒng)音頻電路的延伸，可以運行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，操作更加簡單，產(chǎn)品功能更豐富，降低了成本，提高了性能。它同時具有嵌入式系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)兩個方面的特點，嵌入式系統(tǒng)的特點將在第二章介紹。音頻系統(tǒng)是多媒體應(yīng)用的一個重要組成部分，受環(huán)境噪聲和電源噪聲的影響較大，對聲音的控制比較復(fù)雜，所以在設(shè)計嵌入式音頻系統(tǒng)的時

15、候要充分考慮到所設(shè)計產(chǎn)品的工作環(huán)境和一些被告知的條件，除了將音頻系統(tǒng)成功融入到系統(tǒng)設(shè)計中去之外，還要盡可能地確保音頻產(chǎn)品表現(xiàn)出最佳的音響效果?，F(xiàn)在市場上大部分的嵌入式處理器都支持音頻系統(tǒng)，在硬件上使用的是基于IIS總線的音頻系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。IIS（Inter-IC-Sound）又稱之為I2S，它是Philips公司提出的串行數(shù)字音頻總線協(xié)議。通過該1基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計協(xié)議，嵌入式處理器可以直接與外部的音頻芯片進行數(shù)據(jù)傳輸。目前很多的音頻芯片和MCU都提供對IIS總線的支持。在軟件上，它也是一個嵌入式系統(tǒng)，具有嵌入式系統(tǒng)的特征，需要操作系統(tǒng)的支撐。§1-3 本課題的研究內(nèi)容本文致力

16、于嵌入式技術(shù)在數(shù)字音頻系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，深入討論了系統(tǒng)的設(shè)計思想與實現(xiàn)方法，根據(jù)目前國際國內(nèi)市場上的嵌入式產(chǎn)品的現(xiàn)狀和實驗室的條件，選擇基于ARM9的硬件平臺和C/OS-II操作系統(tǒng)，提出了C/OS-II操作系統(tǒng)在ARM微處理器上的移值方案。選用了深圳英蓓特公司生產(chǎn)的S3C2410開發(fā)板作為本論文研究工作的平臺，編寫的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序都在該開發(fā)板上進行調(diào)試。該開發(fā)板CPU采用的是Samsung公司生產(chǎn)的S3C2410，它是16/32位RISC微處理器，其內(nèi)核是ARM920T，該處理器集成度高，功耗低，體積小，功能強大，便于手提便攜設(shè)備（如手機，PDA等）以及其他工控設(shè)備、語音信息處理、車載系

17、統(tǒng)等的應(yīng)用。在本文內(nèi)容安排上，首先介紹了課題中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，包括C/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，USB通訊，以及數(shù)字音頻等等；然后分硬件和軟件兩個部分介紹系統(tǒng)設(shè)計中的幾個主要模塊，包括C/OS-II操作系統(tǒng)的移植，USB通訊，人機界面以及音頻解碼；最后對該課題設(shè)計作總結(jié)并展望它的未來發(fā)展趨勢。綜觀整個課題設(shè)計，其中擬解決的關(guān)鍵問題有以下三個：（1）C/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)在ARM微處理器上的移值；（2）實現(xiàn)數(shù)字音頻文件上傳下載的管理，與上位機(PC機)之間的USB通信；（3）結(jié)合ARM微處理器，在C/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境中實現(xiàn)數(shù)字音頻格式文件的錄制和軟件解碼播放。2河北工業(yè)大學(xué)碩

18、士學(xué)位論文第二章 嵌入式系統(tǒng)和嵌入式處理器在當(dāng)今的信息時代，數(shù)字化潮流波及社會生活的方方面面，數(shù)字化產(chǎn)品已成為繼PC之后信息處理的主要工具。在這種數(shù)字化潮流下，嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)成為當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點之一。MPU是由通用計算機中的CPU演變而來，與之不同的是，在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)應(yīng)用廣泛等突出特點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、消費電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等多個領(lǐng)域，如手機、PDA、MP3播放器等就是常見的嵌入式產(chǎn)品。&

19、#167;2-1 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，是把微處理器(CPU)或微控制器(MCU)的系統(tǒng)電路與其專用的軟件平臺相結(jié)合，以此來達到系統(tǒng)操作的最高效率。它包括硬件和軟件兩部分：硬件包括處理器/微處理器、存儲器及外設(shè)器件和輸入輸出(I/O)端口等，如圖2.1所示，嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計算機處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多使用EPROM、E2PROM或閃存(Flash Memory)作為存儲介質(zhì)；軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(要求實時和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序部分，操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用，而應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運作和行為，有時設(shè)計人員把這兩種軟件組合

20、在一起39。總線 圖2.1 嵌入式系統(tǒng)硬件圖Fig.2.1 The hardware chart of the embedded system過去一個單片機應(yīng)用程序所控制的外設(shè)和履行的任務(wù)不多，采取一個主循環(huán)和幾個順序調(diào)用的程序模塊即可滿足要求，目前單片機芯片本身的性能不斷提高，可以適應(yīng)應(yīng)用復(fù)雜化這一要求，問題在軟件上。隨著應(yīng)用的復(fù)雜化，一個嵌入式控制器系統(tǒng)可能要同時控制/監(jiān)視很多外設(shè)，要求有實時響應(yīng)，有3基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計很多處理任務(wù)，各個任務(wù)之間有多種信息傳遞，如果仍采用原來的程序設(shè)計方法存在兩個問題:一是中斷可能得不到及時響應(yīng)，處理時間過長，這對于一些控制場合是不允許的，對于網(wǎng)絡(luò)通

21、信方面則會降低系統(tǒng)整體的信息流量;二是系統(tǒng)任務(wù)多，要考慮的各種可能也多，各種資源如調(diào)度不當(dāng)就會發(fā)生死鎖，降低軟件可靠性，程序編寫任務(wù)量成指數(shù)級增加。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前世界上己經(jīng)有一大批十分成熟的實時嵌入式操作系統(tǒng)。目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的一個發(fā)展傾向是采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)，RTOS的應(yīng)用是和實際應(yīng)用的復(fù)雜化直接相關(guān)的。2-1-1 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)作為一項正在迅速發(fā)展中的、應(yīng)用范圍極為廣泛的技術(shù)，由于觀察和描述的角度不同，對于其定義有多種不同的提法。從嵌入式系統(tǒng)的基本特點出發(fā)，可以將嵌入式系統(tǒng)定義為：嵌入到對象系統(tǒng)中的專業(yè)計算機系統(tǒng)。其中的對象系統(tǒng)是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主

22、系統(tǒng)10。而目前在國內(nèi)被普遍認同的定義是：嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）是隨著計算機技術(shù)、微處理器技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，已經(jīng)成為計算機技術(shù)和計算機應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要組成部分。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件均可以裁減，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等指標要求嚴格的專用計算機系統(tǒng)11。嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢在于結(jié)合微處理器或微控制器的系統(tǒng)電路與其專屬的軟件來達到系統(tǒng)工作效率與成本的最高比。嵌入式系統(tǒng)是后PC時代的主導(dǎo)，其設(shè)計的目的在于滿足某種特殊的功能要求。嵌入式系統(tǒng)的大體構(gòu)架可分為處理器、內(nèi)存、輸入與輸出、操作系統(tǒng)

23、和應(yīng)用軟件等五部分。2-1-2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也必將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學(xué)家尼葛洛龐帝1999年1月訪華時預(yù)言，45年后嵌入式智能（電腦）工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明41。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士1998年11月在武漢全國第11次微機學(xué)術(shù)交流會上發(fā)表的計算機的發(fā)展與技術(shù)一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計算機工業(yè)進行了科學(xué)的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達到513000億美元，2005年已經(jīng)達到18000億美元12。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的微處理器相繼出現(xiàn)，而

24、性價比也越來越高，這為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，提供了良好的前提條件。另一方面，隨著社會的進步和人們生活質(zhì)量的不斷提高，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，然而，嵌入式系統(tǒng)就是以低價位、高性能而著稱的。因此，嵌入式系統(tǒng)的空前繁榮是必然的。近幾年，嵌入式系統(tǒng)已由原先單一的非實時控制系統(tǒng)發(fā)展成多元的實時控制系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的性能越來越完善，使得它的應(yīng)用涉及到很多領(lǐng)域。目前，應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域諸如:信息電器、移動計算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工控、仿真、醫(yī)療儀器等。此外，隨著Internet用戶的不斷增多，嵌入式系統(tǒng)今后的發(fā)展無疑要面向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化13。2-1-3 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式計算機系統(tǒng)同通用型計算機系統(tǒng)相比，具

25、有以下特點14：（1）嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU，與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，它通常都具有功耗低、體積小、集成度高、處理能力強和性價比高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。4河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（2）嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。（3）嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計，量體裁衣、去除冗

26、余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對處理器的選擇更具有競爭力。（4）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。（5）為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。（6）嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)實時性強、體積小、可定制、功能強并能夠管理系統(tǒng)硬件。（7）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即設(shè)計完成以后用戶通常不能對其中的程序功能進行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。2-1-4 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)許多簡單的嵌入式

27、系統(tǒng)并不需要嵌入式操作系統(tǒng)(如單片機控制)，但是，隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，操作系統(tǒng)顯得越來越重要，必須對復(fù)雜的嵌入式軟件系統(tǒng)進行合理的控制。目前，對嵌入式實時操作系統(tǒng)(Embedded Real-time Operating System)有以下幾方面的要求：（1）實時性：嵌入式系統(tǒng)一般帶有實時性要求，因此嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)該具備實時特性。（2）系統(tǒng)可剪裁：由于嵌入式系統(tǒng)的資源限制，所采用的操作系統(tǒng)應(yīng)該有極強的針對性，因此操作系統(tǒng)功能要能夠配置，夠用即可。（3）輕量型網(wǎng)絡(luò)支持：隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來，更多的嵌入式設(shè)備需要連接上網(wǎng)，因此，需要在嵌入式操作系統(tǒng)中提供必要的輕量型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持。（4）功

28、能可擴展：由于新型嵌入式設(shè)備的功能多樣化，要求嵌入式操作系統(tǒng)除提供基本的內(nèi)核支持外，還需提供越來越多的可擴展功能模塊(含用戶擴展)，如功耗控制、動態(tài)加載、嵌入式文件系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計算機工業(yè)，其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;通用計算機的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X，普遍進入社會。嵌入式計算機發(fā)展的目標是專用電腦，實現(xiàn)“普遍化計算”，因此可以稱嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來世界的“數(shù)字基因”。正如我國資深嵌入式系統(tǒng)專家一沈緒榜院士的預(yù)言:“未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片，將為我們提供無限的創(chuàng)造空間”?？傊扒度胧轿⒖刂破骰蛘哒f單

29、片機好象是一個黑洞，會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進來。我們應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”15。§2-2 ARM處理器作為一種嵌入式處理器，ARM以其高性能、低成本和低功耗的優(yōu)勢贏得了廣泛的市場。ARM(Advanced RISC Machines的縮寫)是一種32位的RISC(Reduced Instruction Set Computer)處理器的通稱，也是目前非常流行的一類嵌入式處理器。1991年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。ARM公司是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計了大量高性能、低價格、低耗能的RISC處理器及軟件。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費/教育

30、類多媒體、DSP和移動式應(yīng)用等。ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。、利用這種合伙關(guān)系，ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。目前，總共有30家半導(dǎo)體公司與ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括Intel、IBM、NEC、SONY、飛利浦5基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計和LG半導(dǎo)體這樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人，則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場設(shè)計的第一款RISC微處理器。目前，采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，己遍及工業(yè)控制、消費電子

31、產(chǎn)品、通信系統(tǒng)和無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位的RISC微處理器75%以上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面1622。2-2-1 ARM處理器的特點ARM微處理器是一種高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器，采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器特點如下43:（1）小體積、低功耗、低成本、高性能;（2）16位/32位雙指令集;（3）大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快;（4）大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;（5）尋址方式靈活方便，執(zhí)行效率高;（6）指令長度固定。2-2-2 ARM流行的理由：1）穩(wěn)

32、定的指令系統(tǒng)（1）合作伙伴不允許更改指令系統(tǒng)或改動內(nèi)核。因此，開發(fā)工具、應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)能夠運行在任何實際的ARM合作伙伴的平臺上。相反，MIPS的合作伙伴卻允許指令系統(tǒng)的更改，從而導(dǎo)致支持MIPS的團隊疲于應(yīng)付。（2）向后兼容能力（3）更新的ARM結(jié)構(gòu)可以運行舊版本的代碼（4）更容易編程和理解（5）大量的支持工具，編程語言和操作系統(tǒng)支持2）處理速度快ARM是RISC結(jié)構(gòu)的處理器。而且ARM內(nèi)部集成了多級流水線，比如：ARM7T中使用3級流水線；ARM9中使用5級流水線技術(shù)，大大的增加了處理速度。3）超低功耗各種檔次的ARM的功耗都是同檔次其他嵌入式處理器中較低的。處理器的散熱問題不用考慮；

33、低電壓，微電流供電，這些都無疑為成為便攜式設(shè)備的最理想的選擇。4）應(yīng)用前景廣泛因為ARM公司不是生產(chǎn)處理器的，它專門為IC制造商提供各種處理器的解決方案。所以，上述在各種處理器中，ARM的使用最廣，同時應(yīng)用前景廣闊，開發(fā)資源豐富，有利于縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。5）價格低廉在各種嵌入式處理中，ARM的價格適中，而且使用量大，比較容易夠買。2-2-3 ARM處理器系列ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。目前非常流行的ARM芯核有ARM7 TDMI，ARM720T，ARM9 TDMI，ARM922T，ARM940T，ARM946T，ARM966T，ARM10 TDMI等。6河北工業(yè)大

34、學(xué)碩士學(xué)位論文ARM7、ARM9、和ARM10產(chǎn)品系列提供了一系列可供選擇和為特定目的而設(shè)計的處理器，包括:用于低價位的整型核;用于WindowsCE操作系統(tǒng)的、帶集成存儲器管理的核;最適用于運行實時嵌入式操作系統(tǒng)的核。1）ARM7系列:ARM7系列為小型、快速、低能耗、32位集成式RISC內(nèi)核，最適用于對價位和功耗敏感的消費類應(yīng)用。時鐘頻率為66MHz，平均功耗為0.6mW/MHz，每條指令平均執(zhí)行1.9個時鐘周期，其中ARM710、ARM720和ARM740為內(nèi)帶Cache的ARM核。ARM7的主要應(yīng)用領(lǐng)域為:因特網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備以及移動電話等多種多媒體和嵌入式系統(tǒng)。2）ARM

35、7 TDMI系列:ARM7 TDMI是ARM公司授權(quán)用戶最多的一項產(chǎn)品，將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起，以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時，它還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù)來簡化系統(tǒng)設(shè)計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動器。3）ARM9系列:本文所選用的是此系列。ARM9系列具有高性能和低功耗的特性，時鐘頻率為120MHz200MHz，平均功耗為0.7mW/MHz，每條指令平均執(zhí)行1.5個時鐘周期。與ARM7系列相似，其中的ARM920、ARM940和ARM9E均為含Cache的CPU核，性能為132MIPS(120MHz時鐘，3.3V供電)或22

36、0MIPs(200MHz時鐘)。ARM9代表了ARM公司主流的處理器，已經(jīng)在先進的引擎管理、儀器儀表、安全系統(tǒng)、高端打印機、PDA、網(wǎng)絡(luò)電腦、智能電話、機頂盒、數(shù)碼像機、GPS、個人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等方面有了廣泛的應(yīng)用。ARM9系列較之其他系列性能更高、速度更快，也更普及，更適合對實時性要求很高的音頻系統(tǒng)，所以本文研究工作中選用的是這個系列。4）ARM10系列:ARM10系列具有：DSP擴展，Cache，內(nèi)部64位數(shù)據(jù)通路。ARM10系列專為數(shù)字機頂盒和智能電話等高效手提設(shè)備設(shè)計，為復(fù)雜的視頻游戲機和高性能打印機提供高級的整數(shù)和浮點運算能力。§2-3 本設(shè)計所用開發(fā)板及集成開發(fā)

37、環(huán)境2-3-1 開發(fā)板Embest EduKit-III 開發(fā)板是實驗系統(tǒng)的主要硬件平臺，它是英蓓特公司開發(fā)的一款全功能ARM 開發(fā)板，基于Samsung 公司的以ARM7TDMI-S 為內(nèi)核的S3C44B0X 處理器，同時可以兼容S3C2410，資源豐富。硬件系統(tǒng)包含了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用所需的大部分設(shè)備，如串口、以太網(wǎng)口、USB 口、音頻輸出、LCD 及TSP觸摸屏、5*4 的小鍵盤、固態(tài)硬盤、大容量的Flash 和SDRAM 等等。不僅可以在該硬件平臺上完成實驗系統(tǒng)提供的實驗例子，還可以參考該平臺設(shè)計自己的目標系統(tǒng)。開發(fā)板硬件的功能特點如下21：（1）使用CPU 擴展接口,可以使用SAMS

38、UNG 公司的S3C44B0 和S3C2410；（2）系統(tǒng)核心板包括SDRAM、CPU、核心電壓模塊、實時時鐘、系統(tǒng)跳線、系統(tǒng)時鐘、核心板接口等；（3）SDRAM 用量與CPU 有關(guān)，2410 采用64M，44B0 采用8/16M 兼容芯片為HY57V561620 或7基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計HY57V641620；（4）完全自主設(shè)計的軟硬件系統(tǒng)，可以支持JTAG 仿真技術(shù)，支持ADS、STD 和IDE等集成環(huán)境開發(fā)；（5）具有2/4M 兼容的 Nor Flash 和8/16/32/64/128M 兼容的Nand Flash；（6）提供10M 以太網(wǎng)接口，用到的芯片是CS8900A；（7）具有

39、USB 接口電路（1 個DEVICE、2 個HOST）；（8）具有2 個RS232 串行口，可以跟上位機進行通訊；（9）提供1 個RS422 接口、1 個RS485 接口；（10）提供IIS 音頻信號接口，可接雙聲道SPEAKER；（11）8Kbit IIC BUS 的串行EEPROM；（12）STN/TFT 兼容接口的彩色LCD(標配320*240 CSTN 5.7 英寸LCD)；（13）多個LED 指示燈；（14）8 個8 段數(shù)碼管；（15）8 路10BIT 的ADC， ANIN2 和ANIN4 可以模擬；（16）提供實時時鐘控制試驗（RTC）；（17）提供觸摸屏接口電路(標配4 線5.7

40、 英寸觸摸屏)；（18）5×4 鍵盤，可以擴展至64 鍵，使用芯片ZLG7290；（19）用PWM 控制的蜂鳴器電路，可以發(fā)出不同頻率的聲音；（20）提供用I/O 控制的跑馬燈試驗；（21）提供2 個CAN 接口（1 個是預(yù)留給帶CAN 控制器的CPU 使用的），方便組裝現(xiàn)場總線；（22）具有1 個IDE 硬盤接口、1 個PCI 擴展插槽和1 個PS2 接口；（23）提供CF 存儲卡接口、SD 卡接口；（24）包含紅外線接口模塊；（25）包含直流電機、步進電機模塊；（26）具有采用擴展子板形式的GPRS 模塊電路和GPS 模塊電路。2-3-2 集成開發(fā)環(huán)境Embest IDE英文全稱

41、是Embest Integrated Development Environment，是深圳市英蓓特信息技術(shù)有限公司推出的一套應(yīng)用于嵌入式軟件開發(fā)的新一代集成開發(fā)環(huán)境。Embest IDE 是一個高度集成的圖形界面操作環(huán)境，包含編輯器、編譯匯編鏈接器、調(diào)試器、工程管理、Flash 編程等工具，其界面風(fēng)格同Microsoft Visual Studio(見下圖)。Embest IDE for ARM 目前支持所有基于ARM7 和ARM9 核的處理器。將來可通過升級軟件實現(xiàn)對新的ARM 核的支持23。8河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文圖2-2 Embest IDE for ARM 窗口Fig.2.2 Th

42、e window of Embest IDE for ARMEmbest IDE for ARM 運行的主機環(huán)境為Windows/98/NT/2000/XP，支持的開發(fā)語言包括標準C 和匯編語言。Embest IDE for ARM 本身配JTAG 仿真器(Embest JTAG Emulator/PowerICE/UnetICE)。Embest IDE for ARM 主要特性：（1）工程管理器：圖形化的工程管理工具，負責(zé)應(yīng)用源程序的文件組織和管理，提供編譯、鏈接、庫文件的設(shè)置窗口，可在一個工作區(qū)中同時管理多個應(yīng)用軟件和庫工程。（2）源碼編輯器：標準的文本編輯功能，支持語法關(guān)鍵字、關(guān)鍵字色彩

43、顯示等；提供C語言程序的函數(shù)列表及函數(shù)定位功能；IDE 同時提供了高效的Find in Files 引擎，可迅速查找定位指定的字符串信息。（3）編譯工具：集成著名優(yōu)秀自由軟件GNU 的GCC 編譯器，運行在Win32 環(huán)境；同時兼容ARM SDT2.51 編譯器，可以方便ARM SDT 及ADS 的用戶在Embest IDE 下編譯工程代碼。IDE提供了圖形化的編譯器開關(guān)設(shè)置界面，用戶可以簡單、直觀、快捷地完成工程編譯選項設(shè)置。編譯信息的輸出，條理清晰，可迅速定位產(chǎn)生語法錯誤的源文件行。（4）調(diào)試器：提供對ARM AXD 調(diào)試器的支持，可以方便使用Embest JTAG 仿真器調(diào)試ARMSDT

44、 及ADS 環(huán)境的工程代碼。源碼級調(diào)試，提供了圖形和命令行兩種調(diào)試方式，可進行斷點設(shè)置、單步執(zhí)行、異常處理，可查看修改內(nèi)存、寄存器、變量等，可查看函數(shù)棧，可進行反匯編等；支持ARM 指令或Thumb 指令調(diào)試。（5）調(diào)試設(shè)備：Embest JTAG 仿真器，連接到主機的通訊接口可以是DB25 的LPT 口、USB 接口或Enternet 接口， 另外一端是IDC 插頭，連接到目標板的JTAG 接口。用戶可以使用Embest IDE for9基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計ARM 配合Embest JTAG 仿真器進行應(yīng)用軟件的開發(fā)，Embest IDE for ARM同時也支持一些國內(nèi)外常用的Jtag

45、 Cable 線。（6）脫機調(diào)試：Embest IDE for ARM 帶ARM 指令集模擬器，用戶可以在PC 上模擬調(diào)試ARM 應(yīng)用軟件。（7）豐富的例程：提供ADI、Atmel、Samsung、Cirrus Logic、OKI、Philips、Sharp 等多家公司ARM 處理器的調(diào)試程序示例和使用說明。（8）集成了Flash Download、Memory Upload/Download、elf to bin、bin 文件辟分工具、外圍寄存器編輯器以及反匯編等常用的工具。（9）聯(lián)機幫助：中、英文兩種版本在線幫助文檔。Embest IDE for ARM(包括Embest JTAG 仿真器

46、)以低價格、高性能提供給基于ARM 的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)者。10河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章 嵌入式數(shù)字音頻系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)§3-1 嵌入式操作系統(tǒng)C/OS-IIARM芯片獲得了許多實時操作系統(tǒng)(Real Time Operating System)供應(yīng)商的支持，比較知名的有：Windows CE,Linux,pSOS,VxWorks,Nucleus,ECOS,uC/OS等,基于實時性、成本以及開發(fā)難度方面的考慮，我們選擇C/OS-II開放源代碼的嵌入式實時操作系統(tǒng)。C/OS-II是著名的、源碼公開的實時內(nèi)核，是專為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計的，可用于各類8位、16位和32位單片機或DSP。從

47、C/OS算起，該內(nèi)核已有10余年應(yīng)用史，在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。3-1-1 C/OS-IIC/OS-II最早的版本叫做COS，關(guān)于C/OS的論文，分兩期連載在美國的“嵌入式系統(tǒng)編程”(Embedded System Programming)雜志的1992年第5期和第6期上，COS的源碼放在該雜志網(wǎng)頁的留言版(BBS)上供用戶下載。1992年末，美國的R&D出版社出版了“Micro C/OS The Real-Time Kernel”一書，書中附有一張軟盤，是C/OS的源代碼。該書后來成為一本暢銷書，發(fā)行量突破了15000本。C/OS是基于優(yōu)先級的可剝奪型(Preemptive)實時內(nèi)

48、核，可裁剪、可固化。由于與硬件相關(guān)的代碼僅200行左右，并寫在兩個單獨的文件中，其中95%左右是用C語言寫的，且注解很清楚，故很容易將C/OS移植到其它類型的CPU上24。在后來的幾年中，用戶紛紛將C/OS移植到了各種CPU上，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了如照相機、醫(yī)療器械、音響設(shè)施、發(fā)動機控制、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、高速公路電話、自動柜員機、工業(yè)機器人等行業(yè)和設(shè)備。到1995年，作者出了他的第二本書“C/OS-II The Real-Time Kernel”，給C/OS增加了一些新功能，對源碼進行了整理，說明得更詳盡，書的厚度也增加了200頁，Jean J.Labrosse先生開通了C/OS-II的商業(yè)網(wǎng)站，并不斷推

49、出新版本。自此C/OS-II開始在各個領(lǐng)域重裝上陣，大顯身手。C/OS-II產(chǎn)品在現(xiàn)代商業(yè)應(yīng)用非常廣泛，己被相關(guān)機構(gòu)證實具有非常穩(wěn)定、可靠的性能，并成功應(yīng)用于生命科學(xué)、航天工程等重大科研項目中。并且由于其極小的內(nèi)核，特別適用于對程序代碼存儲空間要求極其敏感的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。C/OS-II是一款源碼公開的實時操作系統(tǒng)2526，真正支持多個任務(wù)同時運行，各任務(wù)有獨立的?？臻g，并提供系統(tǒng)服務(wù)、中斷管理等功能。作為一個實用的實時操作系統(tǒng)，C/OS-II還具有以下特點:可移植性(Portable。)、可固化(ROMable)、可裁剪(Scalable)、搶占式(Preemptive)。教學(xué)系統(tǒng)已成功運行

50、的C/OS-II系統(tǒng)是Embest IDE for ARM工具編譯調(diào)試通過的簡單內(nèi)核和用戶程序，使用Embest IDE for ARM可以查看內(nèi)核的各種狀態(tài)，包括任務(wù)(Task)、隊列(Queue)、信號量(Semaphore)、郵箱(Mailbox)、事件(Event)、互斥量(Mutex)等;同時提供時間相關(guān)函數(shù)、?？臻g、內(nèi)存(Memory)申請和釋放等操作。 3-1-2 C/OS-II任務(wù)調(diào)度機制C/OS-II總是運行進入就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級最高的那一個。確定任務(wù)優(yōu)先級的高低，下面該哪個任務(wù)運行的工作是由調(diào)度器(Scheduler)完成的。任務(wù)級的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的，中

51、斷級的調(diào)度是由另一個函數(shù)OSIntExt()完成的。11基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計3-1-3 C/OS-II任務(wù)管理機制任務(wù)可以是一個無限的循環(huán)，也可以在一次執(zhí)行完畢后被刪除掉。這里要注意的是，任務(wù)代碼并不是被真正的刪除了，而只是C/OS-II不再理會該任務(wù)代碼，所以該任務(wù)代碼不會再運行。任務(wù)看起來與任何C函數(shù)一樣，具有一個返回類型和一個參數(shù)，只是它從不返回。任務(wù)的返回類型必須被定義成void型。在本節(jié)中所提到的函數(shù)可以在OS_TASK文件中找到。C/OS-II可以管理多達64個任務(wù)，并從中保留了四個最高優(yōu)先級和四個最低優(yōu)先級的任務(wù)供自己使用，所以用戶可以使用的只有56個任務(wù)。任務(wù)的優(yōu)先級越高，

52、反映優(yōu)先級的值則越低。在最新的C/OS-II版本中，任務(wù)的優(yōu)先級數(shù)也可作為任務(wù)的標識符使用。3-1-4 C/OS-II的內(nèi)存管理機制在ANSIC中可以用malloc()和free()兩個函數(shù)動態(tài)地分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存。但是，在嵌入式實時操作系統(tǒng)中，多次這樣做會把原來很大的一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)域，逐漸地分割成許多非常小而且彼此又不相鄰的內(nèi)存區(qū)域，也就是內(nèi)存碎片。由于這些碎片的大量存在，使得程序到后來連非常小的內(nèi)存也分配不到。另外，由于內(nèi)存管理算法的原因，malloc()和free()函數(shù)執(zhí)行時間是不確定的。在C/OS-II中，操作系統(tǒng)把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)來管理。每個分區(qū)中包含有整數(shù)個大小相同的內(nèi)存塊，

53、如圖3.1(a)所示。利用這種機制，C/OS-II對malloc()和free()函數(shù)進行了改進，使得它們可以分配和釋放固定大小的內(nèi)存塊。這樣一來，malloc()和free()函數(shù)的執(zhí)行時間也就固定了。如圖3.1(b)，在一個系統(tǒng)中可以有多個內(nèi)存分區(qū)。這樣，用戶的應(yīng)用程序就可以從不同的內(nèi)存分區(qū)中得到大小不同的內(nèi)存塊。但是，特定的內(nèi)存塊在釋放時必須重新放回它以前所屬的內(nèi)存分區(qū)。顯然，采用這樣的內(nèi)存管理算法，上面的內(nèi)存碎片問題就得到了解決15。Partition #1 Partition #2 Partition #3Partition #4圖3.1 （a）內(nèi)存分區(qū) （b）多個內(nèi)存分區(qū)Fig.3

54、.1 (a) Memory partition (b) More memory partitions12河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3-1-5 C/OS-II主要特點（1）C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的專用操作系統(tǒng)。（2）占先式，多任務(wù)，強實時性。（3）90%以上的代碼用C寫成，移植方便。（4）可裁剪，ROM化。（5）源碼中注釋詳細，便于學(xué)習(xí)。（6）代碼精簡8700多行代碼，16個文件。易懂易學(xué)，C/OS-II用簡的代碼展示了多任務(wù)操作系統(tǒng)最核心的內(nèi)容27。§3-2 USB接口技術(shù)3-2-1 USB接口特點目前，USB(通用串行總線接口)作為個人計算機外設(shè)的接口方式應(yīng)用的越來越普遍。

55、越來越多的數(shù)字電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活中，比如MP3機，數(shù)字照相機，數(shù)字錄像機等等，將人們的生活裝點得多姿多彩。這些新興的電子產(chǎn)品無一例外都采用了USB接口方式與PC通訊。除此之外，一些傳統(tǒng)的計算機外設(shè)也在逐漸向USB接口轉(zhuǎn)移，例如USB鍵盤，USB鼠標，USB打印機等。和傳統(tǒng)的PC外設(shè)接口方式相比，USB具有如下的優(yōu)勢：（1）傳輸速率快USB協(xié)議的1.1版本支持全速12Mbps的傳輸速率。最新的2.0版本支持高達480Mbps的傳輸速率，遠遠高于RS232、并行打印機端口等的傳輸速率。（2）多個外設(shè)共用一個物理接口，連接方便多個USB外設(shè)采用菊花蓮的方式鏈接，然后接至一個PC機的USB接口，

56、這些USB外設(shè)共用最多12Mbps的帶寬，以及相同的端口地址和中斷請求等計算機資源。在計算機外設(shè)資源越來越緊張的形勢下，USB接口方式無疑具有得天獨厚的優(yōu)勢。（3）傳輸可靠性USB協(xié)議采用差分信號來傳輸數(shù)據(jù)，具有很強的抗干擾性。（4）靈活性和易于使用所有的USB外設(shè)都是即插即用設(shè)備。使用USB外設(shè)無需重新啟動計算機28。獨立供電，USB 接口提供了內(nèi)置電源。（5）低成本USB 使用一個4 針插頭作為標準插頭，通過這個標準插頭，采用菊花鏈形式可以把多達127 個的USB 外設(shè)連接起來，所有的外設(shè)通過協(xié)議來共享USB 的帶寬29。3-2-2 USB協(xié)議體系結(jié)構(gòu)在USB傳輸中，必須有一方是主機(Ho

57、st)，另一方是設(shè)備(Device)。USB協(xié)議不支持設(shè)備與設(shè)備之間或者主機與主機之間的通訊。主機一方是USB傳輸?shù)闹鲃右环?，它是每一次USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)起者。而設(shè)備一方負責(zé)響應(yīng)每一次從主機一方發(fā)來的請求，因此設(shè)備是USB傳輸中的被動者。主機上負責(zé)USB傳輸?shù)氖且粋€叫作USB控制器的設(shè)備，而設(shè)備一方實際上的通訊單元是終端(Endpoint)。USB傳輸示意圖如圖3.2所示.13基于ARM的音頻系統(tǒng)設(shè)計圖3.2 USB傳輸示意圖Fig.3.3 USB transmission schematic diagram可以把每一次USB傳輸叫作一個事務(wù)。從上面的討論可以看出，每個USB事務(wù)涉及的對象是U

58、SB控制器以及USB設(shè)備終端。每一個USB設(shè)備終端是一個可存儲多個字節(jié)的緩沖器，通常它是數(shù)據(jù)內(nèi)存的一塊或控制器芯片的一個寄存器。在USB控制器上與之對應(yīng)的是一組緩沖區(qū)。一個USB設(shè)備可能具有多個終端。其中編號為0的終端為控制終端，一般來說它是USB設(shè)備中唯一支持雙向傳輸(SETUP類型傳輸)的終端，其他的終端只能支持單向傳輸(OUT傳輸或IN傳輸)。USB被設(shè)計為可以處理對傳輸速率、響應(yīng)時間和錯誤校正有不同要求的多種外設(shè)。它有四種傳輸類型，并且一個外設(shè)可以支持它最適合的傳輸類型。每種傳輸類型的特征和用法總結(jié)如表3.1所示。表3.l傳輸類型的特征和用法示意圖Table3.1 The sketch map of characteristic and usage