I2S_TX 音频发送通用设计

I2S简介
I2S_TX 音频发送通用设计_第1张图片

如上图所示:

  • SCLK :位时钟,数据单bit反转。 频率=2 * 采样频率 * 采样位宽
  • LRCK :帧时钟,左右声道标志位。 频率=采样频率
  • SDATA :串行音频数据BIT位。图中表示音频数据为8bit,即采样位宽=8
  • sdata在sclk的下降沿变化,上升沿采集。且在lrck发生反转后的第二个上升沿采集音频数据的最高位。音频数据的最低位是lrck再次反转的第一个上升沿。

I2S详介
I2S音频总线协议

功能简介
将音频数据经过存储后,进行并传串处理,按照I2S协议输出。

模块端口
I2S_TX 音频发送通用设计_第2张图片

接口描述

signal_name direction width description
i_clk input 1 FPGA内部系统时钟
i_rst_n input 1 异步复位,低电平有效
i_dsp_clk input 1 由DSP给出,用于分频出 sclk 和 lrck
i_aud_left_data input SAMP_BITS 左声道的音频数据
i_aud_right_data input SAMP_BITS 右声道的音频数据
i_aud_en input 1 音频样本有效标志
o_aud_sclk output 1 I2S位时钟
o_aud_lrck output 1 I2S帧时钟
o_aud_sdata output 1 I2S串行音频数据
o_rd_req output 1 向上级模块发出音频数据请求,若上级模块无存储则忽略该信号

参数定义

Paramter description
DIV_SCLK_DEPTH sclk 是 i_dsp_clk 的 2^N 分频,取值 N
DIV_LRCK_DEPTH lrck 是 sclk 的 2^M 分频,取值 M
SAMP_BITS 左 (右)音频的采样位宽
FIFO_DEPTH FIFO数据深度的位宽。如深度为256,则取值8

实现方案
I2S_TX 音频发送通用设计_第3张图片

  • i_dsp_clk经过分频模块divdreq_clk分频出lrck和sclk。
  • 将左右声道位拼接后写入FIFO中。
  • 利用lrck上升沿读取FIFO数据,配合I2S时序移位输出。

电路图描述
I2S_TX 音频发送通用设计_第4张图片
注:绿色为wire型,蓝色为reg型,紫色是逻辑计算

资源占用估计

资源 类型 个数 用途
寄存器 1bit 3 信号延拍
寄存器 2*SAMP_BITS bit 2 数据流
FIFO 深度:FIFO_DEPTH;位宽:2*SAMP_BITS 1 跨时钟域变化

子模块(div_freq)


功能简介

  • i_clk根据parameter进行2^N分频得到o_clk。(N为parameter)
  • 根据i_rst_n进行异步复位同步释放处理得到与o_clk相匹配的o_rst_n。

接口描述

signal_name direction width description
i_clk input 1 FPGA内部系统时钟
i_rst_n input 1 异步复位,低电平有效
o_clk output 1 分频得到的时钟
o_rst_n output 1 分频得到的复位信号

参数定义

Paramter description
DIV_CNT_DEPTH o_clk 是 i_clk 的2^X分频,取值为X

代码实现

module  div_freq
  #(
        parameter    DIV_CNT_DEPTH  =  2
  )
  (
        input              i_clk    ,
        input              i_rst_n  ,

        output  reg        o_clk    ,
        output  reg        o_rst_n  
  )
//-----------------------------  reg && wire   -------------------------------

        reg        rst_n_temp_0  ;
        reg        rst_n_temp_1  ;

//--------------------------------  o_clk   -----------------------------------

        always  @(posedge i_clk or negedge i_rst_n)
        begin
          if(!i_rst_n)
              div_cnt <= { {DIV_CNT_DEPTH}{1'b0} }  ;
          else
              div_cnt <= div_cnt + 1'b1;
        end

        always  @(posedge i_clk)
              o_clk <= div_cnt[DIV_CNT_DEPTH-1];

//--------------------------------  o_rst_n   -----------------------------------

        always  @(posedge o_clk or negedge i_rst_n)
        begin
            if(!i_rst_n)
            begin
                    rst_n_temp_0 <= 1'b0;
                    rst_n_temp_1 <= 1'b0;
                    o_rst_n      <= 1'b0;
            end
            else
            begin
                    rst_n_temp_0 <= 1'b1;
                    rst_n_temp_1 <= rst_n_temp_0;
                    o_rst_n      <= rst_n_temp_1;            
            end
        end

endmodule

资源占用估计

资源 类型 个数 用途
寄存器 1bit 4 信号延拍
计数器 DIV_CNT_DEPTH bit 1 分频计数器

有问题联系可以我,一起讨论。
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