【LPC54114】+DMIC学习

wambob · 发表于 2017-4-23 10:29:18

本帖最后由 wambob 于 2017-4-24 17:33 编辑

   1.数字麦克风。
   声音在自然界无处不在。物理学上描述为一种振动波，频率在20HZ~20kHz之间的声波，人耳可以听到。为了记录美妙的声音，无论是模拟还是数字，都需要一个采集声音的传感器。
   数字麦克风，既然称数字，输出的信号就是是数字了。
   特性：
   .64dB的高信噪比。
   .低功耗模式低电流为235uA
   .多种模式（睡眠、低功耗、标准和超声模式）
   .平坦的频率响应
   .RF隔离
   .0高度麦克风
   .支持双复用通道
   .标准的SMD回流焊
   .全方向
   .超声支持
   .灵敏度匹配
   .小尺寸
其工作状态图：
无标题.png

从图中可以看出，改变时钟频率在某个范围，就改变了工作模式。
电路原理图
无标题1.png

时序图

其输出的数据是1bit PDM格式的数字数据，用软件处理起来比较麻烦。LPC54114片上提供了DMIC子系统，可以通过配置寄存器将PDM(Pulse-Density Modulation) 数据转换成PCM(Pulse Code Modulation)数据,经I2S总线传送到解码器，播放声音。
2.DMIC子系统
包括双通道数字PDM麦克风接口和硬件声音活动检测器（HWVAD）。

• DMIC (双/立体声数字麦克风接口)
– PDM (Pulse-Density Modulation) 数据输入
– 灵活的抽取.
– 每通道16 个 FIFO
– 可选DC blocking
– 无需唤醒CPU ，使用DMA 从深度睡眠模式发送数据，然后自动返回深度睡眠模式.
– 数据可直接到通讯接口7 I2S.
• HWVAD (基于硬件的声音检测器）:
– 用 16 kHz 采样率优化PCM信号.
– 可配置检测水平.
– 噪声包络估计寄存器输出进一步软件分析

3.例程中DMIC的初始化代码

uint8_t dmic_init(void)
{
uint8_t ret = 0;
uint32_t i = 0;
dmic_channel_config_t dmic_channel_cfg;
/* PDM interface */
IOCON_PinMuxSet(IOCON, 1, 15, IOCON_FUNC1 | IOCON_DIGITAL_EN); /* PDM CLK 0 */
IOCON_PinMuxSet(IOCON, 1, 16, IOCON_FUNC1 | IOCON_DIGITAL_EN); /* PDM DATA 0 */
/* DMIC uses 12MHz FRO clock */
CLOCK_AttachClk(kFRO12M_to_DMIC);
/*12MHz divided by 15 = 800KHz PDM clock */
CLOCK_SetClkDiv(kCLOCK_DivDmicClk, 15, false);
dmic_channel_cfg.divhfclk = kDMIC_PdmDiv1;
dmic_channel_cfg.osr = 25U;
dmic_channel_cfg.gainshft = 3U;
dmic_channel_cfg.preac2coef = kDMIC_CompValueZero;
dmic_channel_cfg.preac4coef = kDMIC_CompValueZero;
dmic_channel_cfg.dc_cut_level = kDMIC_DcCut155;
dmic_channel_cfg.post_dc_gain_reduce = 0U;
dmic_channel_cfg.saturate16bit = 1U;
dmic_channel_cfg.sample_rate = kDMIC_PhyFullSpeed;
DMIC_Init(DMIC0);
DMIC_ConfigIO(DMIC0, kDMIC_PdmStereo);
DMIC_Use2fs(DMIC0, true);
DMIC_SetOperationMode(DMIC0, kDMIC_OperationModeInterrupt);
DMIC_ConfigChannel(DMIC0, kDMIC_Channel0, kDMIC_Left, &dmic_channel_cfg);
DMIC_ConfigChannel(DMIC0, kDMIC_Channel1, kDMIC_Right, &dmic_channel_cfg);
DMIC_FifoChannel(DMIC0, kDMIC_Channel0, FIFO_DEPTH, true, true);
DMIC_FifoChannel(DMIC0, kDMIC_Channel1, FIFO_DEPTH, true, true);
/*Gain of the noise estimator */
DMIC_SetGainNoiseEstHwvad(DMIC0, 0x02U);
/*Gain of the signal estimator */
DMIC_SetGainSignalEstHwvad(DMIC0, 0x01U);
/* 00 = first filter by-pass, 01 = hpf_shifter=1, 10 = hpf_shifter=4 */
DMIC_SetFilterCtrlHwvad(DMIC0, 0x01U);
/*input right-shift of (GAIN x 2 -10) bits (from -10bits (0000) to +14bits (1100)) */
DMIC_SetInputGainHwvad(DMIC0, 0x04U);
DisableDeepSleepIRQ(HWVAD0_IRQn);
DMIC_HwvadEnableIntCallback(DMIC0, DMIC0_HWVAD_Callback);
DMIC_EnableChannnel(DMIC0, (DMIC_CHANEN_EN_CH0(1) | DMIC_CHANEN_EN_CH1(1)));
/* reset hwvad internal interrupt */
DMIC_CtrlClrIntrHwvad(DMIC0, true);
/* To clear first spurious interrupt */
for (i = 0; i < 0xFFFFU; i++)
{
}
/*HWVAD Normal operation */
DMIC_CtrlClrIntrHwvad(DMIC0, false);
NVIC_ClearPendingIRQ(HWVAD0_IRQn);
EnableDeepSleepIRQ(HWVAD0_IRQn);
ret = 1;
return ret;
}

复制代码

首先定义了一个DMIC通道配置变量，这是一个结构体类型，结构成员包括DMIC 时钟预分频值、过采样率、4FS PCM增益控制、2FS预加重滤波器系数值、4FS预加重滤波器系数值、DMIC DC滤波器控制值、增益调整、DMIC和抽取器采样率、16bit饱和度状态。

typedef struct _dmic_channel_config
{
pdm_div_t divhfclk; /*!< DMIC Clock pre-divider values */
uint32_t osr; /*!< oversampling rate(CIC decimation rate) for PCM */
int32_t gainshft; /*!< 4FS PCM data gain control */
compensation_t preac2coef; /*!< Pre-emphasis Filter coefficient value for 2FS */
compensation_t preac4coef; /*!< Pre-emphasis Filter coefficient value for 4FS */
dc_removal_t dc_cut_level; /*!< DMIC DC filter control values. */
uint32_t post_dc_gain_reduce; /*!< Fine gain adjustment in the form of a number of bits to downshift */
dmic_phy_sample_rate_t sample_rate; /*!< DMIC and decimator sample rates */
bool saturate16bit; /*!< Selects 16-bit saturation. 0 means results roll over if out range and do not saturate.
1 means if the result overflows, it saturates at 0xFFFF for positive overflow and
0x8000 for negative overflow.*/
} dmic_channel_config_t;

复制代码

接着初始化了两个管脚PIO1口测15、16管脚复用功能1，并且数字输出。
无标题.png

接着配置时钟。

CLOCK_AttachClk(kFRO12M_to_DMIC);

复制代码

参数是个枚举类型的，元素值为MUX_A(CM_DMICCLKSEL, 0)，其中#define CM_DMICCLKSEL 27 #define MUX_A(m, choice) (((m) << 0) | ((choice + 1) << 8))
展开为0x11B。

void CLOCK_AttachClk(clock_attach_id_t connection)
{
bool final_descriptor = false;
uint8_t mux;
uint8_t pos;
uint32_t i;
volatile uint32_t *pClkSel;
pClkSel = &(SYSCON->MAINCLKSELA);
for (i = 0U; (i <= 2U) && (!final_descriptor); i++)
{
connection = (clock_attach_id_t)(connection >> (i * 12U)); /* pick up next descriptor */
mux = (uint8_t)connection;
if (connection)
{
pos = ((connection & 0xf00U) >> 8U) - 1U;
if (mux == CM_ASYNCAPB)
{
ASYNC_SYSCON->ASYNCAPBCLKSELA = pos;
}
else
{
pClkSel[mux] = pos;
}
}
else
{
final_descriptor = true;
}
}
}

复制代码

i=0时。

往下为时钟分频，参数（42,14，false）

void CLOCK_SetClkDiv(clock_div_name_t div_name, uint32_t divided_by_value, bool reset)
{
volatile uint32_t *pClkDiv;
pClkDiv = &(SYSCON->SYSTICKCLKDIV);
if (reset)
{
pClkDiv[div_name] = 1U << 29U;
}
if (divided_by_value == 0U) /* halt */
{
pClkDiv[div_name] = 1U << 30U;
}
else
{
pClkDiv[div_name] = (divided_by_value - 1U);
}
}