[超越者Spartan-6 FPGA开发板] 音频录放功能的测试

jinglixixi

WM8960是一个低功耗、高质量的立体声多媒体数字信号编译码器，它结合了一个高质量的立体声音频DAC和ADC，带有灵活的音频线输入、麦克风输入及音频输出处理。其主要应用于便携式产品，如便携式数码摄像机或数码相机等设备。在超越者FPGA的开发板上，它使用的WM8960不但可以完成前面介绍过的音频编解码处理，还能实现其它的用途。

1.语音录放

用板载的WM8960能实现语音的录放功能，其结构框图和线路原理图分别如图1和图2所示。

图1  语音录放结构图

图2 语音录放原理图

其工作原理的主要内容为：

若按下录音键，便调用录音功能，即由板载的麦克风来拾取声音，并将其转换为电信号供WM8960内部的ADC转换为数字信号，再经编码处理转存到DDR3中。

在完成语音录制的情况下，若按下播放键，则由DDR3中读取数据，再经解码处理转变为可供DAC转换的数据。继而DAC又将这些数据转换成电信号来供耳机或扬声器来发出声音。

为实现语音录放功能，相应的FPGA引脚配置如图3所示。

图3 引脚配置

经编译处理，即可按图4所示将程序下载到开发板。

图4 完成下载

在完成程序下载后，其具体的操作方法为：

按下key2录音键，直到录音结束才松手录音键，即可通过板载的麦克风来拾取声音。需要注意的是，受DDR3容量的影响，录制的时间不宜过长。在完成录制后，按下key1播放键，即可播放出录制的内容。在播放时，无需常按播放键，只需短按一下启动即可。

若将其语音录制功能用于留言机的类似处理上，还是比较有参考价值的。若能把DDR3中的数据转存到SD卡中，那会更具实用价值，其录制语音的时长会达到延伸，录制的语音段个数也可以更多。

测试视频：（MP4格式）

2.音乐文件的播放

除了语音的录放功能，利用WM8960的编解码功能，还可以将SD卡中的音乐文件读取出来进行音乐的播放。

由于WM8960是带有扬声器驱动的立体声多媒体数字信号编译码器，故能结合FPGA来播放音乐器。

其程序设计目标是对非压缩的WAV格式音乐文件进行播放，由于一般的WAV格式其音乐采样率为44.1kHz，而WM8960所支持的采样率没有44.1kHz，故存放在SD卡里的音乐是采样率转换为WM8960所支持的48kHz，其量化位数为16位。

WM8960结合SD卡实现音乐播放功能的结构框图和引脚配置分别如图5和图6所示。

图5  音乐播放的结构图

图6 引脚配置

为了播放SD卡中的指定音乐文件，需在程序中填写相应的参数，如START_ADDR和AUDIO_SEC。

其中，START_ADDR所代表的是SD卡内储存音乐文件的起始位置，而AUDIO_SEC所代表的则是整个音乐文件所占用的总扇区数。

同前面介绍的读取SD卡显示BMP位图文件一样，要获得上面这2个参数也需要借助工具软件WinHex 。

以音乐 “风起天澜”为例，它的起始扇区位置是38096，所以对应的START_ADDR的值就是38096，见图7所示。

图7 获取起始扇区

那AUDIO_SEC该怎样获得呢？
该文件的大小是62988846个字节，而SD卡的一个扇区其存储量为512个字节，故该文件要占用的总扇区数是62988846/512≈123026（注：这里只能进不能舍），这样能得到AUDIO_SEC了。

图8  查看文件字节数

若要播放“最美的期待”，其参数设置如下：
parameter START_ADDR = 18'd161128 ;  // 音乐存放的起始地址

parameter AUDIO_SEC = 17'd79 076;    // 音乐占用的扇区数

经编译，其结果如图9所示。

在下载前，应把SD卡预先插入板上的卡槽内，并连接好下载器。完成下载后，就能听到板上喇叭所播放的音乐。

指定期待的是，若内自主的读取SD卡上的参数并实现多首音乐选择或顺序性播放就更完美了！

图9 完成编译

测试视频：（MP4格式）