Windows 10 ARM工控主板連接I2S音頻芯片
在Windows工控主板應用中，音頻功能是一項基本的需求，USB聲卡在x86/x64 Windows系統上就可直接免驅使用，但這些USB聲卡通常不提供ARM上的Windows系統驅動。本文將介紹如何利用安裝在ARM上的Windows工控主板——ESM8400的I2S接口、連接WM8960音頻芯片，實現音頻的輸入與輸出。
ESM8400是預裝正版Windows 10 IoT企業版操作系統的工控主板，具有名片尺寸、超低功率、無需散熱風扇、能在-40℃~80℃的環境溫度下穩定工作等諸多優點，ESM8400設計時已經預留了I2S接口，用于連接I2S音頻芯片。
1. 硬件連接
ESM8400總有32位GPIO，I2S接口與部分GPIO復用，對應關系如下：
ESM8400 GPIO | 信號名稱 | 信號說明 |
GPIO0 | I2S_MCLK | 系統時鐘，由ESM8400對外提供 |
GPIO3 | I2S_RXD | ADC串行數據輸入 |
GPIO4 | I2S_LRCLK | (WS)幀同步信號，指示當前傳輸的是左聲道還是右聲道音頻 |
GPIO5 | I2S_TXD | DAC串行數據輸出 |
GPIO14 | I2S_SCK | (BCLK)同步音頻數據傳輸的位時鐘信號 |
除I2S信號外，WM8960還需要一組I2C信號和兩個額外的IO信號用于配置：
ESM8400引腳 | 缺省功能 | 系統支持音頻時的復用功能 |
B12 | TSC_SCL | WM8960 I2C接口 |
B13 | TSC_SDA | WM8960 I2C接口 |
D3 | GPIO2 | AUD_INTn |
D16 | GPIO15 | AUD_PWR_EN |
ESM8400連接WM8960的原理圖如下：
在ESM8400開發評估底板上連接WM8960音頻模塊：
2. WM8960音頻芯片的自動識別
為了滿足不同應用的需求，我們在系統UEFI中增加了WM8960芯片自動識別的功能，ESM8400的I2S接口缺省配置為GPIO，當在UEFI中通過I2C識別到WM8960芯片時，才切換為I2S功能。I2C的識別代碼特別簡單，通過I2C操作WM8960的復位寄存器，I2C操作成功即表示連接了WM8960芯片，然后將對應的GPIO切換為I2S狀態。WM8960自動識別代碼如下：
RegAddr = (0xf << 1);
Data = 0x01;
Status = iMXI2cWrite(&Wm8960I2cConfig, RegAddr, &Data, 1);
if(Status == RETURN_SUCCESS)
{
// Mux the SAI3 pins to wm8960 codec
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SAI3_TXFS = IOMUXC_MUX_ALT0;
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SAI3_TXC = IOMUXC_MUX_ALT0;
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SAI3_TXD = IOMUXC_MUX_ALT0;
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SAI3_RXD = IOMUXC_MUX_ALT0;
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SAI3_MCLK = IOMUXC_MUX_ALT0;
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_SAI3_TXFS = SAI_PAD_CFG_OUT;
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_SAI3_TXC = SAI_PAD_CFG_OUT;
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_SAI3_TXD = SAI_PAD_CFG_OUT;
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_SAI3_RXD = SAI_PAD_CFG_IN;
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_SAI3_MCLK = SAI_PAD_CFG_OUT;
IOMUXC_AUDIOMIX_SAI3_RXDATA_SELECT_INPUT_0 = IOMUXC_MUX_ALT1;
DebugPrint(0xffffffff, "Find the audio codec.\n" );
}
ESM8400 ARM Windows工控主板實現WM8960 I2S音頻輸入/輸出