本發(fā)明屬于信號處理技術領域，具體涉及一種基于ARM的多通道聲音信號采集系統(tǒng)。

背景技術：

信號處理是對各種類型的電信號，按各種預期目的和要求進行加工過程的統(tǒng)稱。信號有模擬信號和和數(shù)字信號之分，對模擬信號的處理稱為模擬信號處理，對數(shù)字信號的處理稱為數(shù)字信號處理。信號采集屬于信號處理的第一環(huán)節(jié)，信號只有先經(jīng)過采集才能進行下一步的處理。換而言之，信號處理的對象只能通過信號采集得到。因此，信號采集對于后期信號的處理有著至關重要的影響。當代計算機由于其強大的計算能力，是目前信號處理的主要工具，由于計算機只能接受數(shù)字信號，因此模擬信號需通過AD(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號才能被計算機處理。

聲音信號是自然界常見的模擬信號，聲音信號處理是信號處理領域的一個分支。同理，在聲音信號處理之前，需進行聲音信號的采集，此處的“采集”指的是將屬于模擬信號的聲音信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以供計算機系統(tǒng)處理。目前市場上常見的聲音信號采集系統(tǒng)，主要由AD模塊和DSP或FPGA組成。此類聲音信號采集系統(tǒng)往往具備采樣速率高、多通道采樣、AD精度高、實時性好等優(yōu)點，甚至有些采集系統(tǒng)還集成了簡單信號處理的功能，可直接輸出處理之后的數(shù)據(jù)。但此類系統(tǒng)往往價格昂貴，尤其是高精度高速度的采集系統(tǒng)。且此類系統(tǒng)內(nèi)部含有DSP或FPGA等模塊，往往需要對其進行編程，系統(tǒng)硬件復雜度和軟件復雜度均較高。這些因素導致了此類聲音信號采集系統(tǒng)不利于大范圍推廣。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于ARM的多通道聲音信號采集系統(tǒng)。本發(fā)明能有效解決上述缺陷，不僅能對聲音信號進行多通道高速采集、實時采集，還能將采集的數(shù)據(jù)進行存儲或?qū)崟r處理。且本發(fā)明降低了硬件、軟件的復雜度，降低了系統(tǒng)成本。本發(fā)明可以應用在多種涉及到聲音信號采集的場合，例如環(huán)境噪聲源的識別定位系統(tǒng)、地下管線防破壞監(jiān)測系統(tǒng)等場合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于ARM的多通道聲音信號采集系統(tǒng)，核心部分包括ARM平臺、AD模塊、聲音信號傳感器模塊，另外包括前端調(diào)理電路、SDRAM模塊、NandFlash模塊、SD卡模塊、以太網(wǎng)接口、串口接口。

聲音信號傳感器模塊包含4個聲音傳感器探頭，將4路聲音信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，然后輸出至前端調(diào)理電路，在前端調(diào)理電路中將傳感器輸出的模擬信號進行調(diào)理；前端調(diào)理電路位于聲音信號傳感器模塊和AD模塊之間，前端調(diào)理電路將調(diào)理后的模擬信號輸入到AD模塊的4個輸入通道；AD模塊分別將4路模擬信號進行AD轉(zhuǎn)換得到對應的數(shù)字信號，并將4路數(shù)字信號按照特定的順序通過SPI總線傳輸至ARM平臺，ARM平臺將接收的數(shù)據(jù)存儲至SD卡模塊或直接進行處理；ARM平臺同時與SDRAM模塊、NandFlash模塊、SD卡模塊相連接，其中SD卡模塊用于存儲ARM平臺接收到的聲音信號數(shù)據(jù)，NandFlash模塊和SDRAM模塊分別用于程序數(shù)據(jù)的存儲和程序的運行；同時ARM平臺通過串口接口和以太網(wǎng)接口與外界進行通信，進行信息交互。

本發(fā)明的核心技術在于AD模塊和ARM平臺以及兩者的協(xié)同工作。下面詳細介紹AD模塊和ARM平臺以及兩者之間如何協(xié)同工作。

AD模塊的核心是TI公司的ADS1278芯片。該芯片是24位8通道AD芯片，可同時對8路模擬信號進行轉(zhuǎn)換，采樣率可調(diào)且最高采樣率可達144KHz。該芯片有AIN[8:1]共8組模擬量輸入引腳，本發(fā)明用到了前四組模擬量輸入引腳AIN[4:1]，將前四組模擬量輸入引腳AIN[4:1]與前端調(diào)理電路輸出端相連。根據(jù)采樣率、采樣精度、功耗的不同，該芯片有四種工作模式可選：Hight-Speed模式、Hight-Resolution模式、Low-Power模式和Low-Speed模式。且四種工作模式的選擇，完全通過芯片的MODE0引腳(34號引腳)和MODE1引腳(33號引腳)來控制，無需配置任何寄存器。本發(fā)明采用的工作模式是Low-Power模式，即該芯片需要將MODE0引腳接低電平，MODE1引腳接高電平。該芯片轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過芯片的串行接口輸出，數(shù)據(jù)輸出支持兩種串行接口協(xié)議：SPI協(xié)議或Frame-Sync協(xié)議，且支持多種數(shù)據(jù)輸出格式。數(shù)據(jù)輸出的串行接口協(xié)議和數(shù)據(jù)輸出格式的選擇完全通過FORMAT[2:0](30～32號引腳)三個引腳來控制。本發(fā)明將FORMAT[2:0]三個引腳接低電平，選擇SPI協(xié)議輸出數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)格式為TDM格式。此配置下，該芯片上與數(shù)據(jù)輸出相關引腳有SCLK引腳(28號引腳)、DOUT1引腳(20號引腳)和DRDY/FSYNC引腳(29號引腳)。其中SCLK引腳為SPI協(xié)議的時鐘引腳，本發(fā)明中該芯片作為SPI從機，ARM平臺作為SPI主機，故SPI時鐘由ARM平臺輸出至SCLK引腳(28號引腳)。DOUT1引腳為轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)輸出引腳，此配置下，每次采樣，各個通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將按照一定的順序輸出到SPI總線上，通過DOUT1引腳即可讀取SPI總線上的數(shù)據(jù)。本發(fā)明使用了通道1～4共4個通道，故每次采樣，DOUT1按照通道1、通道2、通道3、通道4的順序依次輸出這四個通道的轉(zhuǎn)換結果。DRDY/FSYNC引腳的信號為數(shù)據(jù)輸出就緒狀態(tài)標識，當DRDY/FSYNC引腳為高電平時，數(shù)據(jù)不可讀；當為低電平時，數(shù)據(jù)可讀。即DRDY/FSYNC引腳的下降沿信號標志著數(shù)據(jù)可讀，此時各通道的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)隨著SPI時鐘按順序輸出到DOUT1引腳，ARM平臺從DOUT1引腳即可讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。此配置下，只要ADS1278的SCLK引腳有時鐘信號輸入，AD模塊就會工作，將各通道的采樣數(shù)據(jù)依次輸出至SPI總線，從DOUT1引腳即可讀取數(shù)據(jù)。

ADS1278芯片最多能支持8通道同時采樣，當所用通道數(shù)低于8個時，可通過PWDN[8:1]引腳(35～42號引腳)將不需要用的通道關閉。PWDN[8:1]引腳與8個通道一一對應，當某個PWDN引腳接低電平時，對應的通道則關閉。本發(fā)明用到了前4個通道，需將后四個通道關閉，故將PWDN[8:5]四個引腳接低電平，PWDN[4:1]四個引腳接高電平。另外，本發(fā)明用外接10MHz的晶振作為該芯片的時鐘源，將CLKDIV引腳(10號引腳)接高電平，根據(jù)芯片手冊計算公式，可算出采樣頻率為10MHz/512≈19531Hz。該芯片其他配置可參考TI公司官方的ADS1278芯片手冊。

ARM平臺采用集成了EDMA功能模塊的ARM架構CPU。由于AD模塊采樣率較高，AD模塊將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，而ARM平臺要將數(shù)據(jù)進行存儲或處理就必然涉及到數(shù)據(jù)的拷貝工作。因此本發(fā)明使用ARM平臺的EDMA功能來完成數(shù)據(jù)的拷貝工作，以使數(shù)據(jù)拷貝工作盡可能少占用CPU資源，將CPU資源盡可能的分配給系統(tǒng)其它任務。

本發(fā)明采用TI公司的AM335x系列處理器作為ARM平臺，具體芯片型號推薦使用AM3354。AM335x系列處理器采用ARM Cortex A8內(nèi)核，最高主頻可達720MHz，集成有2個工業(yè)用千兆以太網(wǎng)MAC以及UART、McSPI和EDMA等常用外設模塊。ARM平臺負責從AD模塊讀取數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲或處理，及與外界進行通信等工作。ARM平臺上移植了強大的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的軟件復雜功能和硬件資源管理都在Linux系統(tǒng)上實現(xiàn)。

本發(fā)明中，AD模塊輸出的聲音信號數(shù)據(jù)使用了SPI協(xié)議，涉及AM335x的McSPI功能模塊和EDMA功能模塊。SPI是串行外設接口，是一種高速的、全雙工同步通信總線，且在芯片管腳上只占用4根信號線。SPI以主從模式工作，通常有一個主設備和一個或多個從設備，通信時用到4根信號線(實際上當單向通信時使用3根信號線也可以)。這四根信號線分別是時鐘信號SCLK、主入從出數(shù)據(jù)線MISO、主出從入數(shù)據(jù)線MOSI和從設備片選信號線CS。其中，SCLK信號線只由主設備控制，通信的時鐘信號SCLK由主設備提供。根據(jù)時鐘信號相位(PHA)和時鐘極性(POL)的不同組合，SPI有模式0～3共4中工作模式，分別對應4種不同數(shù)據(jù)傳輸時序。McSPI是AM335x內(nèi)部集成的多通道SPI功能模塊，可作為主設備外接從設備，也可作為從設備工作于從機模式。AM335x共集成有兩個多通道SPI(SPI0和SPI1)，支持時鐘頻率可調(diào)，SPI字長可調(diào)，且有4個數(shù)據(jù)傳輸通道(通道0～3)可選，有數(shù)據(jù)收發(fā)緩存。通過配置AM335x的相關寄存器，可對時鐘頻率、工作模式、SPI字長等進行設置。

本發(fā)明使用了AM335x的McSPI功能模塊，具體用到引腳為SPI1_CLK引腳(52號引腳)、SPI1_MISO引腳(53號引腳)、SPI1_CS0引腳(33號引腳)。且AM335x的SPI1_CLK引腳與ADS1278的SCLK相連，SPI1_MISO引腳與ADS1278的DOUT1相連，SPI1_CS0引腳與ADS1278的DRDY/FSYNC引腳相連。在本發(fā)明中，AM335x作為SPI通信的主機，AD模塊作為從機，配置相關寄存器使AM335x工作在主機只接收模式(Master Receive-Only mode)，此時時鐘信號由AM335x提供，且只要ADS1278的SCLK引腳有時鐘信號輸入，AD模塊就會開始工作，將各通道的采樣數(shù)據(jù)依次輸出至SPI總線，從DOUT1引腳即可讀取數(shù)據(jù)。AM335x只負責從ADS1278讀數(shù)據(jù)而不給它發(fā)送數(shù)據(jù)，故AM335x的SPI1_MOSI引腳(54號引腳)并未用到。由于整個系統(tǒng)只有一臺從設備，本發(fā)明中AM335x的SPI1_CS0引腳的信號并非從設備片選信號，而是EDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠|發(fā)信號；另外，本發(fā)明需使能SPI1的通道0作為數(shù)據(jù)傳輸通道，配置POL＝0和PHA＝0，使SPI工作在模式0，由于ADS1278的精度是24位，故配置SPI字長為24位，且使用SPI1自帶的長度為64字節(jié)的FIFO作為數(shù)據(jù)接收緩存。

本發(fā)明中，ARM平臺首先將AD模塊的數(shù)據(jù)讀取至SPI1的FIFO中，還需要將FIFO中的數(shù)據(jù)拷貝至內(nèi)存，以供AM335x處理。由于采樣率較高，數(shù)據(jù)量較大，若數(shù)據(jù)的拷貝工作由CPU來完成，則會占用大量的CPU資源，嚴重降低效率，不符合實際應用需求。故本發(fā)明利用AM335x自帶的EDMA模塊來完成數(shù)據(jù)拷貝工作，無需CPU干預，最大限度的減少CPU資源的占用，使系統(tǒng)分配更多CPU資源給其它任務。

AM335x的EDMA有多達64個DMA通道，用于數(shù)據(jù)傳輸，且這些通道支持多種觸發(fā)方式：外部事件觸發(fā)，通過寫相應寄存器來手動觸發(fā)和鏈式觸發(fā)。具有多達256個參數(shù)項(PaRAM entry)，這些參數(shù)項有自己的地址，其內(nèi)容包含各種字段，這些字段描述了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w細節(jié)，如數(shù)據(jù)的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)在源地址目的地址的排列方式等。且這些參數(shù)項支持鏈接機制(Linking mechanism)，該機制能讓參數(shù)項自動更新，可利用該機制實現(xiàn)ping-pong緩存?？赏ㄟ^配置AM335x相關寄存器將EDMA的通道與參數(shù)項進行綁定。AM335x的EDMA支持三維數(shù)據(jù)傳輸，以ACNT個字節(jié)的數(shù)據(jù)作為一個組(Array)，BCNT個組作為一幀(Frame)，CCNT個幀為一個塊(Block),因此一個數(shù)據(jù)塊共有ACNT×BCNT×CCNT個字節(jié)的數(shù)據(jù)。無論是源地址處還是目的地址處，數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不一定相鄰，可能是分散的，組(Array)之間的偏移由SRCBIDX/DSTBIDX參數(shù)決定，幀(Frame)之間的偏移由SRCCIDX/DSTCIDX參數(shù)決定。以上參數(shù)均屬于參數(shù)項的字段，可通過編程設置。EDMA的數(shù)據(jù)傳輸有兩種模式可選：A同步傳輸(A-Synchronized Transfers)和AB同步傳輸(AB-Synchronized Transfers)，前者每次傳輸一組數(shù)據(jù)(即ACNT字節(jié)數(shù)據(jù))，共需要BCNT×CCNT次傳輸才能完成一個數(shù)據(jù)塊的傳輸；后者每次傳輸一幀數(shù)據(jù)(即ACNT×BCNT字節(jié)數(shù)據(jù))，共需要CCNT次傳輸才能完成一個數(shù)據(jù)塊的傳輸。

本發(fā)明利用EDMA功能模塊中參數(shù)項的鏈接機制，使用兩個參數(shù)項來實現(xiàn)ping-pong緩存，以解決數(shù)據(jù)傳輸與CPU處理速度不匹配問題。具體做法是，在內(nèi)存中申請一塊ping緩存和一塊相同大小的pong緩存，申請EDMA的兩個參數(shù)項，分別記為參數(shù)項A和參數(shù)項B，參數(shù)項A、B的數(shù)據(jù)源地址相同，均設置為SPI1的FIFO地址，參數(shù)項A、B的目的地址分別為ping緩存地址和pong緩存地址，參數(shù)項A的LINK字段設為參數(shù)項B的地址，參數(shù)項B的LINK字段設為參數(shù)項A的地址，兩參數(shù)項其它內(nèi)容相同。如此，每次傳輸任務的完成，數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡刂窌詣釉趐ing緩存和pong緩存之間切換，當下一次傳輸任務開始時，數(shù)據(jù)的目的地址就已經(jīng)切換完成。因此，本次將數(shù)據(jù)傳輸至ping緩存，下次則會將數(shù)據(jù)傳輸至pong緩存，再下次又會將數(shù)據(jù)傳輸至ping緩存。當數(shù)據(jù)傳輸?shù)絧ing緩存時，CPU能夠處理pong緩存的數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)傳輸?shù)絧ong緩存時，CPU能夠處理ping緩存的數(shù)據(jù)。這種工作狀態(tài)不停切換，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的邊采集邊處理，兩者同步進行。

由于本發(fā)明中，AD模塊的精度是24位，且每次采樣4個AD通道的數(shù)據(jù)均從ADS1278的DOUT1引腳輸出，為配合AD模塊，設置EDMA數(shù)據(jù)傳輸為AB同步模式，且設置ACNT＝3,BCNT＝4，即每個通道的數(shù)據(jù)為一組(Array)，每次采樣的數(shù)據(jù)為一幀(Frame)。至于CCNT的設置，則依據(jù)實際希望CPU每次處理多少數(shù)據(jù)以及實際的采樣頻率(FS)而定。例如希望每次采集K秒的數(shù)據(jù)給CPU處理，則CCNT＝FS×K。隨著ACNT、BCNT、CCNT的確定，則需申請的ping緩存和pong緩存的大小也就確定了，其大小等于ACNT×BCNT×CCNT個字節(jié)。本發(fā)明需要使用外部事件來觸發(fā)EDMA傳輸數(shù)據(jù)，具體使用的是AM335x的SPI1_CS0引腳信號作為觸發(fā)信號，即ADS1278的DRDY/FSYNC引腳下降沿信號來觸發(fā)EDMA數(shù)據(jù)傳輸，即每次ADS1278采樣，EDMA傳輸一次數(shù)據(jù)。以上配置涉及的寄存器，均可查詢TI公司官方的AM335x芯片手冊，限于篇幅，本說明書對此部分內(nèi)容不再贅述。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明使用ARM平臺作為系統(tǒng)的處理器，不同于市場上常見的使用DSP+FPGA的方案，減少了系統(tǒng)成本，且降低了軟硬件復雜度。本發(fā)明不僅可以將聲音數(shù)據(jù)采集存儲至SD卡，且由于ping-pong緩存技術的使用，大大降低了數(shù)據(jù)采集對ARM平臺中CPU的占用，在以極小的資源實現(xiàn)采集任務的同時，為后續(xù)對數(shù)據(jù)的進一步的實時處理預留了大量的時間和資源。本發(fā)明預留有豐富的通信接口，方便系統(tǒng)與外界進行信息交互。本發(fā)明在ARM平臺上移植了嵌入式Linux系統(tǒng)，系統(tǒng)的所有軟件功能和硬件資源分配均在Linux系統(tǒng)上實現(xiàn)，提高了系統(tǒng)資源管理的效率，同時降低了后續(xù)功能拓展或定制的難度，便于該系統(tǒng)的進一步推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)硬件架構圖；

圖2位本發(fā)明的系統(tǒng)功能流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

一種基于ARM的多通道聲音信號采集系統(tǒng)，需要實現(xiàn)的基本功能是：

1)利用AD模塊將4路聲音信號進行采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過SPI協(xié)議，將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號輸入到ARM平臺；

2)在ARM平臺上，利用自帶的EDMA功能，實現(xiàn)ping-pong緩存，將來自AD模塊的數(shù)據(jù)存入ping-pong緩存；

3)在ARM平臺上，將ping-pong緩存中的數(shù)據(jù)存入SD卡模塊，或直接對數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)對聲音信號的邊采集邊處理；

4)系統(tǒng)預留出串口接口、以太網(wǎng)接口等通信接口，方便系統(tǒng)與外部的信息交互。

本發(fā)明硬件功能和軟件功能的具體劃分如下：

硬件功能具體如下：

1)聲音信號傳感器模塊將外界的4路聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號，并輸入到前端調(diào)理電路，此過程的信號為模擬信號；

2)前端調(diào)理電路完成對模擬信號的調(diào)理，并將調(diào)理后的信號輸入到AD模塊，此過程的信號仍是模擬信號；

3)AD模塊完成對前端調(diào)理電路輸出的模擬信號的采集并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到ARM平臺，此過程的信號為數(shù)字信號。

4)留出串口接口、以太網(wǎng)接口等硬件接口，方便系統(tǒng)與外界通信。

軟件功能具體如下：

1)在ARM平臺上，對McSPI模塊進行配置。使用SPI通信協(xié)議，讀取AD模塊傳來的數(shù)字信號至SPI1的FIFO中；

2)在ARM平臺上，對EDMA模塊進行配置。利用EDMA功能，實現(xiàn)ping-pong緩存，將SPI1的FIFO中的數(shù)據(jù)存入ping-pong緩存；

3)在ARM平臺上，ping-pong緩存中的數(shù)據(jù)存入SD卡模塊，或?qū)ing-pong緩存中的數(shù)據(jù)進行實時處理；

4)ARM平臺移植有嵌入式Linux操作系統(tǒng)，完成系統(tǒng)資源和任務的統(tǒng)一分配管理。

本發(fā)明硬件的具體實施方式如下：

本發(fā)明的系統(tǒng)硬件架構圖如圖1所示，為了使整個結構看起來清晰簡潔，圖中表示出了系統(tǒng)的核心硬件架構，一些結構細節(jié)并未在圖中表示出來。本發(fā)明硬件架構核心部分包括ARM平臺、AD模塊、聲音信號傳感器模塊，另外包括前端調(diào)理電路、SDRAM模塊、NandFlash模塊、SD卡模塊、以太網(wǎng)接口、串口接口。聲音信號傳感器模塊包含4個聲音傳感器探頭，產(chǎn)生4路聲音信號，此時的信號為模擬信號。前端調(diào)理電路位于聲音信號傳感器和AD模塊之間，主要功能是將傳感器輸出的4路模擬信號進行調(diào)理，并將調(diào)理后的模擬信號輸入到AD模塊的4個輸入通道。AD模塊分別將4路模擬信號進行AD轉(zhuǎn)換得到對應的數(shù)字信號，并將4路數(shù)字信號按照特定的順序通過SPI總線傳輸至ARM平臺。ARM平臺負責接收AD模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)存儲至SD卡模塊或直接進行處理。SD卡模塊可用于存儲系統(tǒng)采集到的聲音信號數(shù)據(jù)。串口接口和以太網(wǎng)接口為系統(tǒng)與外界進行通信的接口，系統(tǒng)可通過串口或以太網(wǎng)來跟外界進行信息交互。例如通過串口，系統(tǒng)可以將聲音信號處理的結果輸出至外界。NandFlash模塊和SDRAM模塊分別用于程序數(shù)據(jù)的存儲和程序的運行。本發(fā)明的AD模塊采用TI公司的ADS1278芯片。本發(fā)明的ARM平臺使用TI公司的AM335x系列處理器，具體型號推薦使用AM3354。

本發(fā)明需對AD模塊進行配置，主要設置ADS1278的相關引腳。本發(fā)明用到了ADS1278的前四組模擬量輸入引腳AIN[4:1]，需將它們與前端調(diào)理電路輸出端相連；將ADS1278的MODE0接低電平，MODE1引腳接高電平，使之處于Low-Power工作模式；本發(fā)明將FORMAT[2:0]三個引腳接低電平，選擇SPI協(xié)議輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為TDM格式；本發(fā)明將PWDN[8:5]四個引腳接低電平，PWDN[4:1]四個引腳接高電平，只使用前4個通道；本發(fā)明用外接10MHz的晶振作為ADS1278的時鐘源，CLKDIV引腳接高電平，此時采樣頻率為19531Hz；本發(fā)明將ADS1278的SCLK引腳、DOUT1引腳和DRDY/FSYNC引腳分別與AM335x的SPI1_CLK引腳、SPI1_MISO引腳和SPI1_CS0引腳相連。另需注意的是，由于DRDY/FSYNC引腳的下降沿表示數(shù)據(jù)可讀，而AM335x的SPI1_CS0引腳是上升沿觸發(fā)EDMA傳輸，故在DRDY/FSYNC引腳和AM335x的SPI1_CS0引腳間需接一個反相器。

本發(fā)明軟件功能的具體實施方式如下：

本發(fā)明的系統(tǒng)功能流程圖如圖2所示。本發(fā)明的AD模塊通過SPI協(xié)議，將AD轉(zhuǎn)換得到的聲音信號數(shù)據(jù)傳輸給ARM平臺SPI1的FIFO中。ARM平臺通過EDMA將SPI1的FIFO的數(shù)據(jù)傳輸至ping-pong緩存，并將ping-pong緩存中的數(shù)據(jù)存儲至SD卡或進行實時處理。本發(fā)明軟件的核心部分是AM335x的SPI1模塊和EDMA模塊的配置，以及利用EDMA模塊實現(xiàn)ping-pong緩存，使之配合AD模塊進行數(shù)據(jù)采集。在本發(fā)明中，數(shù)字信號的傳輸使用SPI協(xié)議，AM335x作為SPI通信的主機，AD模塊作為從機。故配置AM335x的相關寄存器使之工作在主機只接收模式(Master Receive-Only mode)，將SPI時鐘配置為5MHz，此時時鐘信號由AM335x提供。本發(fā)明需配置相關寄存器使能SPI1的通道0作為數(shù)據(jù)傳輸通道，配置POL＝0和PHA＝0，使SPI工作在模式0。由于本發(fā)明的AD模塊的精度是24位，故配置SPI字長為24位，且使用SPI1自帶的長度為64Byte的FIFO作為數(shù)據(jù)接收緩存。

本發(fā)明需要通過配置AM335x的相關寄存器來設置EDMA模塊。配置相關寄存器，設置EDMA數(shù)據(jù)傳輸為AB同步模式，使能EDMA的通道20作為數(shù)據(jù)傳輸通道，并設置觸發(fā)方式為外部事件觸發(fā)，將通道20與SPI1_CS0引腳的上升沿信號觸發(fā)事件綁定。本發(fā)明利用EDMA的參數(shù)項的鏈接機制，使用EDMA的兩個參數(shù)項來實現(xiàn)ping-pong緩存。具體做法是，在內(nèi)存中申請一塊ping緩存和一塊相同大小的pong緩存(分配的內(nèi)存類型為int型，即每個存儲單位為32位)，申請兩個參數(shù)項(假定為參數(shù)項A和參數(shù)項B)。參數(shù)項A、B的數(shù)據(jù)源地址相同，均設置為SPI1的FIFO地址，參數(shù)項A、B的目的地址分別為ping緩存地址和pong緩存地址，參數(shù)項A的LINK字段設為參數(shù)項B的地址，參數(shù)項B的LINK字段設為參數(shù)項A的地址，兩參數(shù)項其它內(nèi)容相同。本發(fā)明需對EDMA的三維數(shù)據(jù)傳輸中的相關參數(shù)進行設置，設置ACNT＝3,BCNT＝4，即每個通道的數(shù)據(jù)位一組(Array)，每次采樣的數(shù)據(jù)為一幀(Frame)。至于CCNT的設置，則可以依據(jù)實際希望CPU每此處理多少數(shù)據(jù)以及實際的采樣頻率(FS)而定，例如希望每次采集K秒的數(shù)據(jù)給CPU處理，則CCNT＝FS×K。若ACNT、BCNT、CCNT確定了，則待申請的ping/pong緩存的大小也隨之確定，其大小等于ACNT×BCNT×CCNT個字節(jié)。以K＝0.2為例，且已知FS＝19531Hz，則CCNT＝19531×0.2≈3906。此時申請的ping-pong緩存大小等于3×4×3906＝46872字節(jié)。以上配置涉及的寄存器，均可查詢TI公司官方的AM335x芯片手冊，限于篇幅，本說明書對此部分內(nèi)容不再贅述。

本發(fā)明軟件功能的具體實施有以下4點需注意：

1)本發(fā)明建議將數(shù)據(jù)采集相關的程序?qū)ｉT寫成內(nèi)核驅(qū)動模塊，將數(shù)據(jù)存入SD卡模塊和將數(shù)據(jù)進行實時處理這兩部分相關的程序?qū)懗蓱贸绦?，這樣系統(tǒng)軟件結構層次會更清晰明朗；

2)上述將EDMA的通道20和SPI1_CS0引腳的上升沿信號綁定，作為EDMA的觸發(fā)信號，需要配置AM335x中與EDMA模塊的Crossbar相關的寄存器；

3)由于SPI字長設置為24位(3字節(jié))，因此存入ping-pong緩存的每個AD值長度為3字節(jié)。而AM335x的字長為32位(4字節(jié))，又申請的ping-pong緩存的最小存儲單元是4字節(jié)。所以每個AD值存儲在了ping-pong緩存存儲單元中的低3字節(jié)，高字節(jié)內(nèi)容未知。

故需要根據(jù)每個AD值的符號位，先將ping-pong緩存中的數(shù)據(jù)進行處理，將存儲在低3字節(jié)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成32位格式數(shù)據(jù)，然后才能使用ping-pong緩存中的數(shù)據(jù)；

4)上述將ping-pong緩存的數(shù)據(jù)存儲至SD卡或者進行實時處理，具體涉及到的程序需根據(jù)實際情況而定。如可以將ping-pong緩存的數(shù)據(jù)以wav文件格式存儲至SD卡，或者直接對ping-pong緩存的數(shù)據(jù)進行濾波處理。