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USB音频设备类的自遁应软件锁相环设计

作者:时间:2009-07-09来源:网络收藏

摘要 (Universal Serial Bus,通用串行总线)是近年来得到大力发展和应用的计算机接口技术,它简化了计算机外部接口连接过程,便于计算机扩展各种外部设备。在协议制定时,为了方便不同方向的设计者进行开发,定义了不同的(USB Device Class)。本文针对使用USB_Audio_Class进行语音设备设计时需要解决的信号同步问题进行了介绍,并给出了相应的解决方法和部分源代码。
关键词 USB总线 USB

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


引 言
USB总线协议经历了从USB1.1到USB2.0再到目前的USB OTG(USB On-The-Go)的发展过程,在USB不断发展完善的同时,越来越多的USB产品大量上市。现在的PC机通过USB Hub设备和多个USB控制器,能同时支持扩展的USB设备已经达到数百个。
在USB总线传输中,任何一次USB的数据传输都必须由主机来发起和控制,所有的USB外设都只能和主机建立连接,任何两个外设之间或者两个主机之间无法直接通信。目前,扮演主机角色的大多是个人电脑(PC)。
USB协议制定时,为了方便不同设备的开发商基于USB进行设计,定义了不同的来支持不同类型的设备。现在市场上的USB产品,通过调查会发现它们主要应用了以下设备类:
USB_DEVICE_CLASS_HUMANINTERFACE 键盘、鼠标等
USB_DEVICE_CLASS_STORAG U盘、活动硬盘、数码相机等
USB_DEVICE_CLASS_PHYSICAL_INTERFACE力回馈游戏杆、方向盘等
USB_DEVICE_CLASS_POWER 风扇、LED台灯、手机充电等
USB_DEVICE_CLASS_PRINTER 打印机
从市场上看,虽然在USB标准中定义了USB_DE-VICE_CLASS_AUDIO,但是很少有此类设备问世。目前称为USB音箱的设备,大都使用 USB_DEVICE_CLASS_POWER,仅仅将USB接口作为电源使用。信号仍然需要3.5 mm立体声线连接使用,连接相对复杂。这样没有体现USB设备连接简单,操作方便的优势,且采用模拟信号传送会产生一定的信号失真,影响音质。
本文为了设计实现一个完全基于USB协议的USB_DEVICE_CLASS_AUDIO设备,采用一根USB连接线,在设备中不同的端点 (endpoint)实现音频信号的输入,输出包括相关按键控制,并重点讨论如何解决由于USB特殊的总线拓扑结构造成的信号同步问题。

1 USB_DEVICE_CLASS_AUDIO介绍
为简化USB设备的开发过程,USB提出了设备类的概念。其中的音频设备类(USB_DEVICE_CLASS_AU-DIO)是目前为止使用比较少的类型。
USB_DEVICE_CLASS_AUDIO是专门针对USB音频设备定义的一种专用类别,它不仅定义了音频输入/输出端点的标准,还提供了音量控制、混音器配置、左右声道平衡,甚至包括对支持杜比音效解码设备的支持,功能相当强大。不同的开发者可以根据不同的需求对主机列举自己的设备结构,主机则根据列举的不同设备结构提供相应的服务。
USB_DEVICE_CLASS_AUDIO设备采用USB传输模式中的Isochronous transfers模式,Isochronous trans-fers传输模式是专门针对流媒体特点的传输方法。它依照设备在链接初始化时列举的参数,保证提供稳定的带宽给采用该模式的设备或端点。由于对实时性的要求,它不提供相应的接收/应答和握手协议。这很好地适应了音频数据流量稳定、对差错相对不敏感的特点。

2 平台介绍与系统架构
开发平台采用ColdFire MCF52223作为控制MCU。该芯片提供32 KB SRAM,256 KB Flash,具备USB-OTG模块,80 MHz主频下达到76Dhrystone 2.1 MIPS,同时板载ML2308作为音频播放模块。详细资料可以参阅其官方网站http://www.hhcn. com/chinese/coldfire/HHCF52223-R1.htm。


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