用SPI连接I2S接口的音频DAC

原文：
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引用

314forever 的 用SPI连接I2S接口的音频DAC

        前些阵子研究过这个，最后得出不可能的结论，可是还不太死心，近日终于搞定。

        到NXP的网站上可以找到I2S接口的说明书，分析一下I2S总线特点：1、数据不能断流；2、时序上有严格的要求。这两条决定了如果我打算用没有FIFO的SPI接口模拟I2S总线，SPI就不可能工作在主机方式，事实上两面两个成功的例子当中SPI也都是工作在从机方式的。I2S总线上的数据位可以从16bit-24bit不等，为了使SPI就口有足够的时间装填数据，因此选择24bit的数据格式。剩下的就是如何产生I2S总线的2个信号BCLK、LRCK，音频DAC的工作信号MCLK和SPI接口的CS信号的问题了。起初打算用LPC2148自己产生这些信号，结果发现不行，因为没有足够的PWM通道。最后想了一个不太经济的方法，就是用单片机产生这些信号。起初用的是tiny2331 — 两路独立的PWM（BCLK、LRCK） + 系统时钟输出（MCLK），但是CS的时序时钟调不好；后来打算换成mega8 — 三路独立的PWM（BCLK、LRCK、CS） + 74HC04（MCLK）；在查找手册的时候发现mega48与tiny2313一样有系统时钟输出功能，重要的是mega48时可以跑20MHz的，正好手头有一片mega48，就用它了。

        整理一下方案：
I2S数据输出使用LPC2148的SPI接口，16-bit从机方式，MISO输出I2S数据，在中断中加载下一输出数据；
mega48工作在16.9344.MHz，分别由PB0（设置熔丝位）、PD6、PB1、PB3输出MCLK、LRCK、BCLK和CS，程序比较简单如下

#include 
#include

#define SYS_LED     PD1

#define SET_LED  PORTD &= ~_BV(SYS_LED)
#define CLR_LED  PORTD |=  _BV(SYS_LED)

#define NOP __asm__ __volatile__("nop")

int main(void){
 CLR_LED;
 DDRB = _BV(PB0) | _BV(PB1) | _BV(PB3);
 DDRD = _BV(PD6);
 
 _delay_ms(10);
 
 /* use Timer0 to generate LRCK : CTC mode, TOP = OCR0A, OCR0A toggle */
 OCR0A  = 192 - 1;
 TCCR0A = 0x42;
 
 /* use Timer1 to generate SSEL : fast PWM mode, TOP = ICR1, OCR1A set on match and clear on TOP */
 ICR1H = 0;
 ICR1L = 192 - 1;
 OCR1AH = 0;
 OCR1AL = 128 - 1 - 2;
 TCCR1A = 0xC2;
 
 /* use Timer2 to generate BCLK : CTC mode, TOP = OCR2A, OCR1A toggle */
 OCR2A  = 4 - 1;
 TCCR2A = 0x42;
 
 TCCR2B = 0x01;  // BCLK start
 NOP;
 NOP;
 NOP; 
 NOP;
 NOP;
 NOP;
 NOP;
 TCCR0B = 0x01;  // LRCK start
 NOP;
 NOP;
 NOP; 
 NOP;
 NOP;
 NOP;
 NOP;
 NOP;
 TCCR1B = 0x19;  // SSEL start
 
 SET_LED;
 while(1);
 return 0;
}

 

用上述方法连接CS4334成功，两个声道均能正常发生；LPC2148中开两个1K（小了没试过）的Buffer可以流畅播放44.1KHz 16bit的WAV文件（经过FAT系统，用fatgetc读取数据）。不过用此法连接PCM1742的时候，输出有极大的噪音，不知道是DAC输出部分没搞好还是芯片有问题。