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基于I2S的USB 声卡系统设计,http://www.5idzw.com
为了使USB声卡的回放和录音可以同时进行，即实现全双工，数据传输使用两个BDMA通道，通道0用于回放，通道1用于录音，因为S3C2410的BDMA中没有内置DMA存储区域，所以需要在SDRAM中分配DMA缓冲区。音频数据回放时，先由USB总线取得音频数据，写入DMA缓冲区，由BDMA控制器通道0窃取总线控制权，通过I2S控制器写入I2S总线并传输给音频芯片。录音采用BDMA控制器的通道1，其数据流过程和回放相反。
由于处理的音频数据量比较大，并且PC端接收/发送数据的速度和I2S处理数据的速度不能完全匹配，这就导致了放音失真或者录音丢帧的现象。为了解决这个问题，最简单易行的方法是使用比较大的环形缓存。但实际上大的缓存区需要更长的填充时间，在使用时会出现延时。为了解决延时的问题，使用环形、多段缓存机制。在这种机制下，将缓存区分割成若干个相同大小的块，并使用算法实现环形缓冲。下面以8kHz/16位/单通道音频流的播放为例说明缓冲区的操作。
USB音频类规定的USB同步传输周期为1ms，即对于8kHz/16位/单通道PCM编码的音频流，每隔1ms，USB设备就会收到一次主机传来的数据，数据包大小为16字节，为了尽量保持I2S和USB传输同步，可以取16字节作为一个缓存区段的大小。当USB声卡接收到数据后，MCU先判断缓冲区中是否有空闲区域，如果没有足够缓冲区就跳过一个样本，然后再逐一把FIFO中的数据复制到SDRAM的缓冲区。
因为I2S的DMA控制器处理数据是按段进行，每段长度为16字节，在DMA取数据前，先判断缓冲区中的数据量，如果没有足够数据(16字节)，则加入静音数据，然后再执行DMA传输。
为了使USB声卡的回放和录音可以同时进行，即实现全双工，数据传输使用两个BDMA通道，通道0用于回放，通道1用于录音，因为S3C2410的BDMA中没有内置DMA存储区域，所以需要在SDRAM中分配DMA缓冲区。音频数据回放时，先由USB总线取得音频数据，写入DMA缓冲区，由BDMA控制器通道0窃取总线控制权，通过I2S控制器写入I2S总线并传输给音频芯片。录音采用BDMA控制器的通道1，其数据流过程和回放相反。
由于处理的音频数据量比较大，并且PC端接收/发送数据的速度和I2S处理数据的速度不能完全匹配，这就导致了放音失真或者录音丢帧的现象。为了解决这个问题，最简单易行的方法是使用比较大的环形缓存。但实际上大的缓存区需要更长的填充时间，在使用时会出现延时。为了解决延时的问题，使用环形、多段缓存机制。在这种机制下，将缓存区分割成若干个相同大小的块，并使用算法实现环形缓冲。下面以8kHz/16位/单通道音频流的播放为例说明缓冲区的操作。
USB音频类规定的USB同步传输周期为1ms，即对于8kHz/16位/单通道PCM编码的音频流，每隔1ms，USB设备就会收到一次主机传来的数据，数据包大小为16字节，为了尽量保持I2S和USB传输同步，可以取16字节作为一个缓存区段的大小。当USB声卡接收到数据后，MCU先判断缓冲区中是否有空闲区域，如果没有足够缓冲区就跳过一个样本，然后再逐一把FIFO中的数据复制到SDRAM的缓冲区。
因为I2S的DMA控制器处理数据是按段进行，每段长度为16字节，在DMA取数据前，先判断缓冲区中的数据量，如果没有足够数据(16字节)，则加入静音数据，然后再执行DMA传输。
结语
本文所阐述的基于I2S总线的USB声卡，已经在基于S3C2410处理器的开发板上成功实现，不过只是实现了USB声卡的最基本功能。可以尝试把MP4、U盘等和USB声卡集成在一体，会更有应用价值。
参考文献
1. Samsung Inc. S3C44B0X Risc Microprocessor Datasheet. http://www.samsung.com. 2003
2.Philips Semiconductors. UDA1341TS datasheet.http://www. semiconductor. philips.com. 2002
3. Hyde, John, USB Design by Example. Intel. www.usb-by-example.com.2002.5
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