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嵌入式系统的设计已经成为现代电子设计的一大领域和方向。嵌入式系统作为实现设备小型化、智能化和自主知识创新的重要元素,目前广泛应用于国防、交通、能源、工业、通信和人们的日常生活等各个领域,发挥着极其重要的作用。其中,嵌入式数字音频系统广泛应用于CD机、数字电视、GPS自动导航、PDA、3G手机等嵌入式领域。各种嵌入式产品对音频系统的要求也各不相同。对于通讯类产品,在性能方面对音频系统的要求则非常高。
本文致力于研究和开发基嵌入式Linux和i.MX27微处理器的嵌入式音频系统,深入讨论了整个音频系统的硬件设计和驱动程序设计。本论文工作的硬件环境是以i.MX27为处理器的嵌入式开发板(XTP-D501),操作系统采用的是源代码开放的嵌入式Linux(2.6.19.2)。
本文首先介绍嵌入式操作系统特点和ARM处理器结构,同时比较详细介绍了本文所用处理器(i.MX27)和音频编解码器(WM9712)的结构特点及工作原理;其次,对本音频系统需要开发环境,交叉编译环境做了简单介绍;再次,重点介绍了AC97规格和ALSA声音系统,详细分析Linux下设备驱动程序设计的基本原理和ALSA驱动结构基础,这是设计本音频系统的关键基础;最后,详细阐述了音频系统的整体硬件设计、各个模块接口设计和WM9712驱动程序设计,及整个系统的调试。
本文所撰写的音频系统的硬件软件平台和音频设备驱动程序代码已在XTP-D501开发板上实现,并都已形成了模块,易于在以后的产品中很方便的移植,此开发方式在效率上大大优于无操作系统的嵌入式开发;由于采用嵌入式系统构架的技术优势,系统可以很方便的进行功能扩充,有着广阔的发展前景。