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USB音頻設備類的自遁應軟件鎖相環設計

作者: 時間:2009-07-09 來源:網絡 收藏

主要硬件模塊結構和軟件模塊結構分別如圖1、圖2所示。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/202683.htm

3 同步問題
由于總線拓撲結構的特殊性,所有數據傳輸都由主機(PC)發起,在設備插上接口并完成初始化、列舉等步驟以后,主機會按照設備列舉的要求進行流量分配。全速模式總線以1 ms為1幀。由于采用Isoch-ronous transfers模式,為測試方便,格式采用8 k/s采樣率,8位量化。因此單聲道每幀數據量為:


MCF52223通過USB D驅動在接收并解出USB數據包里的數據后,存入內部開辟的緩存中。ML2308每個聲道具有64字節緩存,當緩存滿、緩存一半和緩存為空時會分別發送中斷信號Full、Mid、Empty給MCF52223,而MCF52223可以根據不同的中斷信號對ML2308進行寫入新數據工作。
因此,在設備的寫入端數據按照PC上的USB的時鐘進行傳輸,而在設備輸出端數據按照ML2308的時鐘進行操作。ML2308時鐘來自板載晶振,這兩個時鐘不可避免存在一定誤差,而且根據測試,不同PC的USB總線時鐘也有微小差別。這些差異會造成設備內部緩存的數據不斷被消耗殆盡,或者不斷增加而最終溢出。因此,需要一個易于實現且對資源消耗量較小的方法來同步輸入與輸出信號。由于這種差異是不確定的,該算法需要一定的自適應能力。

4 自適應設計
之前采用簡單的緩存門限控制方法判斷是否需要插值,即當緩存高于某門限時,丟棄一個PCM樣點。而當低于某一門限時,插入一個PCM樣點,由于時鐘速度差異的長期固有性,在插入/丟棄一個PCM樣點后,緩存數量仍然可能繼續減少或增加,從而造成程序無規律的爆發式的插入或丟棄數據操作,產生不可接受的噪音。
因而在算法設計時,重點考慮以下幾點。
操作的穩定性:不能有對數據突發性的操作。
操作的分散性:要盡量平均的控制信號,把插入/丟棄產生的失真平均化。
資源消耗量小:要適應嵌入式系統成本低廉、片上存儲、運算資源不是很富裕的客觀條件。
音頻的實時性:聲音對實時性要求較高,不能出現停頓、明顯延遲等情況。
因此,采用一種插入/丟棄樣本間隔平均化的自適應模糊控制算法進行設計。
針對兩次插值/丟棄操作之間的樣點數進行控制,而非對樣點本身,在每次插值/丟棄操作后進行速率匹配判斷,修改插值/丟棄間隔。由于通常這種時鐘差異在千分之一量級,插入/丟棄操作間隔也在千樣點量級,大大減少了頻繁的判斷操作。算法結構如圖3所示。

5 算法實現
由于每臺電腦以及每塊開發板的時鐘都有誤差,所以每次連接設備都需要檢查兩者時鐘速率關系,實現該功能的關鍵代碼如下:



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