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转飞凌嵌入式FET1052-C解决方案实现7.1声道FLAC播放器

2018-10-23 10:00:10

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本文介绍了采用飞凌嵌入式FET1052-C核心板快速的实现7.1声道FLAC播放器。核心板CPU采用i.MX RT1052，具备528MHz的主频，其Arm Cortex-M7核心支持三个SAIs和SAI1有四个传输(TX)数据线，支持7.1环绕声数据传输。CPU的高性能和四线SAI为本方案的实现提供支持。
i.MX RT1052是NXP i.MX RT1050系列跨界处理器中性价比较高的一款，所谓跨界指的是其兼具MPU的高性能和MCU的低功耗与实时性。

1、i.MX RT1052 SAI特性介绍
•具有独立位时钟和帧同步的发送器，支持四条数据线。

•接收器与独立位时钟和帧同步，支持四数据线。

•每个数据线支持最大32字的帧大小。

•字大小从8位到32位可编程。

•帧的第一个字和其余字大小分别可配置。

•每个传输和接收数据线支持异步32×32位FIFO。

•支持在FIFO错误后自动重启，无需软件干预。

•支持将8位和16位数据打包到每个32位FIFO字中。

•支持将多数据线FIFOs组合成单数据线FIFO。

2、FLAC解码
FLAC（Free Lossless Audio Codec）是一种类似于MP3但无损的音频格式，这意味着FLAC中的音频压缩没有任何质量损失。

我们所说的FLAC是自由（free）的不仅仅意味着你可以不花钱而得到它。更重要的是FLAC的文件格式是对公众完全开放的，你可以以任何目的使用它（FLAC 项目只FLAC保留维护 FLAC 格式规格和确认兼容特性的权利），FLAC的文件格式和编码/解码的实现方式都不受任何已知专利的限制。还有，所有的源代码都在开放源代码的授权方式下可以得到。它是第一个真正开放和免费无损音频格式。

八个频道分配是:前左、前右、前中、LFE、后左、后右、左、右。

FLAC在i.MX RT1052上的解码完全是通过软件实现的。

3、方案实现
3.1硬件实现原理

图1 7.1声道系统架构

RT1052核心板从SD卡和USB解码FLAC文件并将数据传输到SAI1, SAI1有四条传输数据线(一条数据线包含两个数据通道)。然后，Codec芯片CS42448 获取4个数据线和时钟来处理数据并使用DACs向后级功放传输8个声道的模拟音频信号。

笔者带着大家来熟悉使用PINMUX表选择核心板上的引脚，用于制作原理图。

首先打开“**_PINMUX.xlsx”文件，表头中Pin Name是引脚的名称，用这个名字可以从i.MX RT1052 CPU手册中找到关于引脚的详细说明；Coords是CPU的球号坐标；Alt0~7是引脚的8种功能描述。

那么我们以本文中最关键的SAI1功能做示例，从表中可以找到支持4个数据线的SAI1，如下图2：

图2

根据这些CPU球号，就可以在飞凌提供的OK1052-C底板原理图中找到这些引脚在底板连接器上的位置（如图3），不过可以发现，这几个引脚已经被QSPI所占用，而QSPI在核心板上用做了QSPI的ROM，所以不建议使用这几个引脚了。

图3

换一组其它引脚，可以找到另外一组支持4 TX线的SAI1引脚，如下图：

图4

同样的方法，可以在OK1052-C底板原理图中找到引脚所在位置，通过图5可以看出，目前飞凌默认配置的是LCD的功能，但是本方案用不到LCD，可以将其用于SAI1的。

图5

按照表格中引脚功能名称，修改原理图标号如下：

图6

其它引脚的配置也是同样的方法，如果所用功能和飞凌OK1052-C底板一致的，可以不修改其功能引脚位置，这样也便于程序的修改、开发。

3.2软件实现流程

S1、CPU、功能引脚和时钟初始化，如USDHC、USB、IIC和SAI。

S2、看门狗初始化，以防止程序错误。

S3、使用IIC实现CS42448编解码器的初始化和配置。

S4、创建和初始化一个新的FLAC流解码器。

S5、检测FLAC文件的信息以配置SAI TX。

S6、解码过程中的音频回放。

S7、当一个音频文件结束，下一个文件开始(到步骤4)。如果SD卡上的所有文件都播放完成后，从头播放音频。

4、附件说明
4.1：《Sch》文件夹，参考原理图源文件。

4.2：《CDB42448_DB2.pdf》CS42448评估板参考手册

4.3：《CS42448_F5.pdf》CS42448芯片手册

4.4：《FET1052-C&FLAC7.1player_PINMUX.xlsx》FET1052-C核心板引脚配置表