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用OKI录放芯片ML2308实现的立体声录放平台

作者：chen0321　栏目：数字广电

用OKI录放芯片ML2308实现的立体声录放平台
    刚刚搭完了一个录音/播放芯片的电路，心情久久难以平静，潜水这么久，决定上来冒个泡，讲讲这个过程吧。首先声明，偶是菜鸟，若有什么说的不对的地方，还是要请各位大侠指出滴。
故事是这样子的……

选择录音芯片
    老大说要找块录音芯片，用在我们的新款录音笔上。于是我就开始google了。市面上的录放芯片看起来不少，音质不错的品牌有ISD和日本OKI。因为录音笔对音质要求较高，就决定从这两家来选。再细细比较，ISD的录放芯片都是内置存储器，不适合长时间录放（谁家的录音笔不得录两三个小时的阿），而且每款芯片采样频率都是固定的，作成产品后不能灵活对应不同音质要求的录音。OKI的是存储器是外置，可以根据录音时间长短自己决定合适大小的存储器，比较灵活。采样频率也可以更改，录音时可以根据实际情况决定选择高音质还是长时间播放。采样频率4k到32k赫兹可选，外加立体声录放。一切都听起来很不错的样子，决定就选它了吧。
    要来了样片，手头正好有块集成了FLASH的arm开发板（虽然只有8M，先凑合着录录等调通了再说吧，赫赫），再加上datasheet上现成的ML2308参考电路，所以硬件的工作比较轻松。

硬件搭建
1．ML2308外围电路
依葫芦画瓢，按着datasheet的参考电路搭好，用了立体声的耳机输出。嘿嘿，既然是立体声录音么输出当然也要立体声啦。
2. 与CPU的连接
   考虑到开发板上现成的FLASH是8bit的数据口，ML2308也采用了并联的方式进行命令和数据传输（当然，ML2308也支持4线的I2S口，如果MCU支持的话也是个不错的选择）。和CPU的IO口连接的有：数据线D7-D0; 读写操作控制信号Read, Write; 命令数据选择信号；左右声道切换信号；片选信号；ML2308状态信号CBUSY，buffer的FUL，MID，EMP信号（后来的调试证明，这3个状态位并不全部需要送给CPU）。

板子搭好，动手调试
   首先用CPU对用到的IO口赋值，检查下各个接口的连接情况。一切ok后，开始跑程序。由于缺乏使用FLASH的经验，所以最先调试的是CPU对FLASH的读写。搜了FLASH的datasheet，按着上面的读写命令一个个送过去，折腾了n久，总算成功。
   接下来就是ML2308和CPU的通讯了。ML2308和CPU之间的传输包含了命令和音频数据的交换。而命令也分为了8位和16位两种。按照datasheet给出的波形图，用CPU的IO模拟各个输入，注意一下满足保持建立时间，很容易就实现了8位命令的输入（用示波器观察CBUSY口，当命令送进去之后，CBUSY拉低，表明ML2308在执行该命令）。送16位命令的话，需要分两次输入，一开始由于两条命令的等待时间不够，导致第二条命令在ML2308尚未空闲（CBUSY仍为低）的时候被送进去，使得命令不能被正确执行。所以如果用CBUSY信号来做等待判定的话，需先等到CBUSY变低，再等待它变高之后，才可以送下一条命令。
仿照送命令的方法，同样可以实现对ML2308音频数据的读写，只需要注意一下命令/数据，左/右声道的切换。
    至此，ML2308的基本操作（包括与CPU间的指令、音频数据的交换）及CPU与FLASH之间的数据通讯均已实现。
最后要实现的是ML2308的录音和播放功能了。先根据datasheet提供的单声道录音操作流程，用buffer的MID信号作判定，当MID信号为高，也就是buffer内存储的数据多于其一半空间时，连续从buffer中读取占buffer一半空间的数据，并存入FLASH中。类似的，播放时，当buffer的MID信号为低，连续送占buffer一半空间的数据给ML2308。单通道录放的功能很顺利就得以实现了，录音的质量很不错，真不辜负我花的时间涅！
    于是模仿单声道的流程，进行双声道的录音。当右声道的buffer半满之后，读取一组左右声道的数据，连续写入FLASH中，并循环操作16次（将buffer一半的数据存入FLASH中）。但是按照这个流程发现，右声道的数据都没有写入到FLASH中。没辙，单步大法！神奇的是，单步进行的时候，发现有数据从右buffer被独处，也能被写进FLASH。狂晕一阵之后，仔细查看FLASH的datasheet，发现这块年代久远的FLASH在每个字的写入至少要16个s，狂汗啊，所以连续两次写入（先左后右）的第二次都不成功，而单步的话这个时间就肯定可以满足了。只得修改流程，谁叫俺垂涎这块有现成FLASH的板子咧。找到了问题，这个也是很不难解决滴。流程改成读左声道，写入FLASH，然后再读右声道，再写入FLASH。再试着录一次，赫赫，就有声音了。不过涅，这个声音怎么这么差呢？赫赫，严重的丢帧出现了。FLASH啊FLASH，又是你老人家惹的祸吧。相比于单声道，每次写入FLASH的数据要多出一倍，正是多出的这些个时间内，ML2308的buffer满了，大量数据没有被及时的读出来存入FLASH中，回放的时候就惨不忍听了。只好再改，唉，偷懒贪便宜，却被这块FLASH整得恁惨。既然等到半满再读来不及，那就非空就去读，这样即使还有丢帧的话，比之前肯定要好不少。就这样，把流程改为等到右buffer非空（EMP为低），就去读并存一组数据，试下来果然效果好了很多。

小结
   哈哈，终于把这个dd给玩通了，接下来就是享受的时间了，于是左右麦克的立体声录音，左右line-in的立体声录音，左右声道的混和输出，左右声道的立体声输出一一玩了个遍。总结下来，就我手头这块板子，受限于FLASH的读写速率，采样频率过高的话，音质由于丢帧严重也就一般。16bitPCM，16k采样频率的立体声录音效果最佳；8bit 率PCM 16k的效果次之；而如果对音质要求不高，4bit ADPCM，4k采样频率则是最佳选择。当然，如果FLASH存储空间足够，并且读写速度跟得上的话（窃以为现在的FLASH的读写速度完全可以满足，毕竟我用的这个宝贝还是上世纪的产物），高采样率的16bit PCM格式才能把ML2308的能力发挥到极致吧。
    回顾整个设计流程，一旦实现了FLASH的读写操作，ML2308录音播放功能还是比较容易实现的，毕竟它与CPU的通讯是非常容易滴。而本设计由于受制于FLASH的读写速率，最大的力气花在了优化录音的流程上。如果FLASH读写速率得到提升，按照datasheet的流程，立体声录放均以MID位作为判定，立体声的录放还是很容易实现的。这个片子用作录音笔里面录音的质量是可以的了。而且外置FLASH存储，可以灵活推出多系列不同容量的产品，正适合产品线的优化，赫赫。下次公司里其他系列的录音产品录音模块什么的，也都可以拿过来试试了。

2楼：

>>参与讨论

作者： aile 于 2008/9/4 13:30:45 发布：

作者：chen0321:

你好!

请与我(aile)联系:aaaile@163.com

谢谢1

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