由于WM8731在A/D转换后和D/A转换前的数字信号都是以串行格式与外界进行数据交换的，所以，在WM8731与系统控制核心之间需要加入串/并和并/串转换模块。本文主要对其中的串/并转换模块的设计原理进行介绍。工作于主模式的WM8731与串/并转换模块的连接如2所示。图中，BCLK、和LRCK为WM8731返回给控制模块的位同步时钟和采样时钟，ADCDATA为WM8731输出的串行音频数据流。



图2 主模式的WM8731与串/并转换模块的连接图

本设计中，串并转换模块由两个16位的移位寄存器构成，分别对左声道和右声道的位数据流进行串/并转换，电路构成如图3所示。两个移位寄存器inst7和inst8由LRCK和LRCK的非信号使能，当LRCK为低电平时，移位寄存器inst8工作，对左声道的数据流进行串并转换，当LRCK为高电平时，移位寄存器inst7工作，对右声道的数据流进行串并转换。



图3 移位寄存器电路图

3 系统软件设计

本系统的软件是在Altera公司提供的软件集成开发工具IDE中，以C语言形式，在硬件抽象层(HAL)函数支持下设计的。系统的软件流程图如图4所示。系统启动后，先进行初始化操作，初始化程序主要完成WM8731的寄存器配置、初始化DMA通道及清采集FIFO缓冲器。随后，系统进入主循环状态，并检测按键。当检测到SAVE按键时，系统先通过I2C配置WM8731为录制时需要的状态，然后清FIFO缓冲器，随后启动DMA接收通道，开始保存数据，直到一次DMA传输结束。当检测到播放按键被按下时，系统通过I2C配置WM8731为播放时所需要的状态，并进入播放程序。当系统检测到停止按键被按下时，设置播放标志位为STOP，并在一次DMA完成后，自动停止播放。



图4 系统软件流程图

4 结束语

本设计在Altera公司最新推出的CycloneII系列的EP2C35芯片上进行了软、硬件调试，功能全部正常。由于系统设计中采用了DMA控制下的FIFO和SDRAM之间的直接高速数据传输技术，有效地解决了音频信号的高速A/D、D/A转换及处理过程中对CPU资源长时间占用和系统功能扩展时对PCU资源更多需求的矛盾，使得本设计在系统功能扩展上具有极大的潜力。再加上SOPC技术在软、硬件设计上的可裁减和很方便移植等优点，本设计可以作为一个子系统应用在更大型的系统设计中，例如嵌入式网络音、视频信号处理等，有很好的应用前景和科研价值。