一种利用spi接口实现tdm音频数据接收的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及音频技术领域，尤其涉及一种利用SPI接口实现TDM音频数据接收的 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着语音识别和对话系统的发展，语音交互不再局限于人与人之间，人机对话是 继键盘敲击时代，鼠标点击时代，单点多点触摸时代的又一新纪元。所以如何让机器同步的 采集多通道的语音信号变得非常重要。
[0003] 麦克风阵列是将多个信号经过耦合为一个信号。亦即根据阵列的排列方式首先判 断声源方位，然后增强目标方位信号抑制其他方位的信号，从而提高目标方位语音信号相 对其它方位的坏境噪声信号的信噪比（SNR)，这样可以让机器的听觉系统不仅听的远，而且 听的清。
[0004] 现有技术中，很多高性能的S0C(SystemonChip，芯片级系统）没有采集多路音频 的TDM接口，所以如何可靠低价的采集到多路音频数据成为了一个瓶颈。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种通过利用SPI接口接收TDM的多通道 音频转化为高性能S0C现有接口，解决了高性能S0C采集音频数据难的问题。
[0006] -方面，本发明提供了一种利用SPI接口实现TDM音频数据接收的方法，其特征在 于，微控制器的SPI接口与TDM音频编码芯片接口连接，所述方法包括：
[0007] 所述微控制器通过本身的SPI接口接收TDM音频数据。
[0008] 可选地，TDM配置为第一通道DATA，输出的配置成相对帧同步时钟开始延迟7N+1 位时钟再开始输出数据，同理其他通道也在原有基础上延迟一个（7N+1)+B*C个位时钟， Ne[0,Nmax]，Nmax= (Q-l) /B/C-C且Nmax向下取整数；
[0009] 其中，假设一个帧的周期里有Q个为位时钟BCLK，音频采样位宽为B且B能被8整 除，有效数据的通道数为C;
[0010] 可选地，微控制器的SPI工作在从机DMA直接内存访问模式。
[0011] 可选地，硬件接口连接方法SPI的从机片选信号与TDM的帧同步时钟WCLK相连 接；SPI的位时钟信号SCK与TDM的BCLK相连接；SPI的主机输出从机输入管脚M0SI与TDM 的数据输出引脚D0UT相连接。
[0012] 可选地，所述WCLK和BCLK由TDM编码芯片本身提供或由外部时钟触发。
[0013] 另一方面，本发明提供了一种利用SPI接口实现TDM音频数据接收系统，所述系统 包括微控制器和TDM编码器，其特征在于，所述微控制器SPI工作在DMA从机模式。
[0014] 可选地，所述微控制器通过内存存取的方式完成对TDM数据的重组，对TDM通道个 数进行增删，和/或，微控制器对TDM通道顺序进行排序。
[0015] 可选地，所述微控制器采集到多通道音频后，直接在微控制器内处理；和/或，通 过外围接口进行转发。
[0016] 由上述技术方案可知，本发明通过将TDM数据偏移配置，TDM的输出波形等同于了 标准的SPI波形，利用对应的电路连接和SPI工作在DMA从机模式，使得S0C不占用太多的 系统时间来完成TDM到SPI，解决了高性能S0C采集音频数据难的问题。
【附图说明】
[0017] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明实施例提供的利用SPI接口实现TDM音频数据接收方法流程示意 图；
[0020] 图2为本发明实施例提供的微控制器的SPI接口与TDM音频编码芯片接口连接示 意图；
[0021] 图3为本发明实施例提供的音频标准的TDM时序图；
[0022] 图4为本发明实施例提供的数据输出延迟示意图；
[0023] 图5为本发明实施例提供的SPI模式示意图；
[0024] 图6为本发明实施例提供的TDM波形示意图；
[0025] 图7为本发明实施例提供的基于TDM的多通道音频采集利用SPI接口实现TDM音 频数据接收的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] TDM(TimeDivisionMultiplexing，时分复用）是指一种通过不同信道或时隙中 的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。 主要用于将多个低速率数据流结合为单个高速率数据流。来自多个不同源的数据被分解为 各个部分（位或位组），并且这些部分以规定的次序进行传输。这样每个输入数据流即成为 输出数据流中的一个"时间片段"。必须维持好传输顺序，从而输入数据流才可以在目的端 进行重组。针对音频这一领域，每个通道的数据都使用数据总线上的一个槽（Slot)，其宽度 相当于帧的1/N，其中N是传输通道的数量。出于实用考虑，N通常四舍五入到最近的2次 幂（2、4、8、或16)，并且任何多余通道都被空闲。一个TDM帧同步时钟通常实现为一位宽的 脉冲，这与I2S的50%占空比时钟相反。超过25MHz的时钟速率通常不用于TDM数据，原因 是较高的频率会引起印刷电路板设计者要避免的板面布局问题。
[0028] SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口）是一种高速的，全双工，同步 的通信总线，可处理多个连接到指定总线上的主机和从机。芯片的管脚上只占用四根线， 节约了芯片的管脚。该接口一般使用4条线，串行时钟线（SCK)，主机输入/从机输出线 (MIS0)，主机输出/从机输入线（M0SI)，从机选择线（SSEL)。在数据传输中，主机总是会向 从机发送一帧8到16个位的数据，而从机也总会向主机发送一帧字节数据。在点对点的通 信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。
[0029] 本发明实施例中将TDM数据偏移配置，TDM的输出波形等同于了标准的SPI波形， 利用对应的电路连接和SPI工作在DMA从机模式，使得S0C不占用太多的系统时间来完成 TDM到SPI，解决了高性能S0C采集音频数据难的问题。
[0030] 如图1示出了本发明实施例提供的一种利用SPI接口实现TDM音频数据接收的方 法流程示意图。参见图1，该方法包括以下步骤：
[0031] 101、所述微控制器通过本身的SPI接口接收TDM音频数据，所述微控制器的SPI 接口与TDM音频编码芯片接口连接，其中，微控制器的SPI接口与TDM音频编码芯片接口连 接示意图，如图2所示。
[0032] 可选地，TDM配置为第一通道DATA，输出的配置成相对帧同步时钟开始延迟7N+1 位时钟再开始输出数据，同理其他通道也在原有基础上延迟一个（7N+1)+B*C个位时钟， Ne[0,Nmax]，Nmax= (Q-l) /B/C-C且Nmax向下取整数；
[0033] 其中，假设一个帧的周期里有Q个为位时钟BCLK，音频采样位宽为B且B能被8整 除，有效数据的通道数为C;
[0034] 可选地，微控制器的SPI工作在从机DMA直接内存访问模式。
[0035] 可选地，硬件接口连接方法SPI的从机片选信号与TDM的帧同步时钟WCLK相连 接；SPI的位时钟信号SCK与TDM的BCLK相连接；SPI的主机输出从机输入管脚