小川工作室编写，本书为LM3S的USB芯片编写，上传的均为草稿，还有没修改，可能还有很多地方不足，希望各位网友原谅！
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第六章Audio设备
6.1 Audio设备介绍
USB协议制定时，为了方便不同设备的开发商基于USB进行设计，定义了不同的设备类来支持不同类型的设备。虽然在USB标准中定义了USB_DEVICE_CLASS_AUDIO--AUDIO设备。但是很少有此类设备问世。目前称为USB音箱的设备，大都使用 USB_DEVICE_CLASS_POWER，仅仅将USB接口作为电源使用。完全基于USB协议的USB_DEVICE_CLASS_AUDIO设备，采用一根USB连接线，在设备中不同的端点实现音频信号的输入，输出包括相关按键控制。
AUDIO设备是专门针对USB音频设备定义的一种专用类别，它不仅定义了音频输入、输出端点的标准，还提供了音量控制、混音器配置、左右声道平衡，甚至包括对支持杜比音效解码设备的支持，功能相当强大。不同的开发者可以根据不同的需求对主机枚举自己的设备结构，主机则根据枚举的不同设备结构提供相应的服务。
AUDIO设备采用USB传输模式中的Isochronous transfers模式，Isochronous transfers传输模式是专门针对流媒体特点的传输方法。它依照设备在链接初始化时枚举的参数，保证提供稳定的带宽给采用该模式的设备或端点。由于对实时性的要求，它不提供相应的接收／应答和握手协议。这很好地适应了音频数据流量稳定、对差错相对不敏感的特点。
6.2 Audio描述符
Audio设备定义了三种接口描述符子类，子协议恒为0x00。三种接口描述符子类分别定义为：
// Audio Interface Subclass Codes
#define USB_ASC_AUDIO_CONTROL 0x01
#define USB_ASC_AUDIO_STREAMING 0x02
#define USB_ASC_MIDI_STREAMING 0x03
USB_ASC_AUDIO_CONTROL，音频设备控制类；USB_ASC_AUDIO_STREAMING，音频流类；USB_ASC_MIDI_STREAMING，MIDI流类。以上三种用于描述接口描述符的子类，确定被描述接口的功能。Audio设备没有定义子协议，所以为定值0x00。
Audio设备接口描述符中要包含Class-Specific AC Interface Header Descriptor，用于定义接口的其它功能端口。Class-Specific AC Interface Header Descriptor（AC 接口头）描述符如下表：
|
偏移量 |
域 |
大小 |
值 |
描述 |
|
0 |
bLength |
1 |
数字 |
字节数。 |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
配置描述符类型USB_DTYPE_CS_INTERFACE（36） |
|
2 |
bDescriptorSubtype |
1 |
数字 |
AC接口头：USB_DSUBTYPE_HEADER |
|
3 |
bcdADC |
2 |
数字 |
Audio设备发行号，BCD码 |
|
5 |
wTotalLength |
2 |
数字 |
接口描述符总长度，包括标准接口描述符 |
|
6 |
bInCollection |
1 |
索引 |
AudioStreaming、 MIDIStreaming使用代码 |
|
7 |
baInterfaceNr |
2 |
位图 |
使用AudioStreaming 或者MIDIStreaming的接口号 |
表1. AC 接口头描述符
C语言AC 接口头描述符结构体为：
typedef struct
{
//本描述符长度.
unsigned char bLength;
//描述类型USB_DTYPE_CS_INTERFACE (36).
unsigned char bDescriptorSubtype;
//发行号（BCD码）
unsigned short bcdADC;
//接口描述符总长度，包括标准接口描述符
unsigned short wTotalLength;
// AudioStreaming、 MIDIStreaming使用代码
unsigned char bInCollection;
// 使用AudioStreaming 或者MIDIStreaming的接口号
unsigned char baInterfaceNr;
}
tACHeader;
例如：定义一个实际的AC 接口头描述符。
const unsigned char g_pAudioInterfaceHeader[] =
{
9, // The size of this descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ACDSTYPE_HEADER, // Descriptor sub-type is HEADER.
USBShort(0x0100), // Audio Device Class Specification Release
// Number in Binary-Coded Decimal.
// Total number of bytes in
// g_pAudioControlInterface
USBShort((9 + 9 + 12 + 13 + 9)),
1, // Number of streaming interfaces.
1, // Index of the first and only streaming interface.
}
Audio设备的输入端口描述符（Input Terminal Descriptor），对于输入端定义。输入端口描述符如下表：
|
偏移量 |
域 |
大小 |
值 |
描述 |
|
0 |
bLength |
1 |
数字 |
字节数。 |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
配置描述符类型USB_DTYPE_CS_INTERFACE（36） |
|
2 |
bDescriptorSubtype |
1 |
常量 |
USB_ACDSTYPE_IN_TERMINAL |
|
3 |
bTerminalID |
1 |
常量 |
本端口ID号 |
|
4 |
wTerminalType |
2 |
常量 |
端口类型 |
|
6 |
bAssocTerminal |
1 |
常量 |
对应输出端口ID |
|
7 |
bNrChannels |
2 |
位图 |
通道数量 |
|
8 |
wChannelConfig |
2 |
数字 |
通道配置 |
|
10 |
iChannelNames |
1 |
常量 |
通道名字 |
|
11 |
iTerminal |
1 |
数字 |
端口字符串描述符索引 |
表1. HID描述符符
C语言输入端口描述符结构体为：
typedef struct
{
unsigned char bLength;
unsigned char bDescriptorType;
unsigned char bDescriptorSubtype;
unsigned char bTerminalID;
unsigned short wTerminalType;
unsigned char bAssocTerminal;
unsigned char bNrChannels;
unsigned short wChannelConfig;
unsigned char iChannelNames;
unsigned char iTerminal;
}
tACInputTerminal;
Audio设备的输出端口描述符（Output Terminal Descriptor），对于输出端定义。输出端口描述符如下表：
|
偏移量 |
域 |
大小 |
值 |
描述 |
|
0 |
bLength |
1 |
数字 |
字节数。 |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
配置描述符类型USB_DTYPE_CS_INTERFACE（36） |
|
2 |
bDescriptorSubtype |
1 |
常量 |
USB_ACDSTYPE_OUT_TERMINAL |
|
3 |
bTerminalID |
1 |
常量 |
本端口ID号 |
|
4 |
wTerminalType |
2 |
常量 |
端口类型 |
|
6 |
bAssocTerminal |
1 |
常量 |
对应输入端口ID |
|
7 |
bSourceID |
1 |
常量 |
连接端口的ID号 |
|
8 |
iTerminal |
1 |
数字 |
端口字符串描述符索引 |
表1. HID描述符符
C语言输出端口描述符结构体为：
typedef struct
{
unsigned char bLength;
unsigned char bDescriptorType;
unsigned char bDescriptorSubtype;
unsigned char bTerminalID;
unsigned short wTerminalType;
unsigned char bAssocTerminal;
unsigned char bSourceID;
unsigned char iTerminal;
}
tACOutputTerminal;
其它与Audio设备相关的描述符，请读者参阅USB_Audio_Class手册。下面列出一个Audio设备的接口描述符：
const unsigned char g_pAudioControlInterface[] =
{
//标准接口描述符
9, // Size of the interface descriptor.
USB_DTYPE_INTERFACE, // Type of this descriptor.
AUDIO_INTERFACE_CONTROL, // 接口编号，从0开发编. AUDIO_INTERFACE_CONTROL = 0
0, // The alternate setting for this interface.
0, // The number of endpoints used by this interface.
USB_CLASS_AUDIO, // AUDIO设备
USB_ASC_AUDIO_CONTROL, // 子类，USB_ASC_AUDIO_CONTROL用于Audio控制.
0, // 无协议，定值0。
0, // The string index for this interface.
// Audio接口头描述符.
9, // The size of this descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // 描述符类型.
USB_ACDSTYPE_HEADER, // 子类型，本描述为描述头.
USBShort(0x0100), // Audio Device Class Specification Release
// Number in Binary-Coded Decimal.
// Total number of bytes in
// g_pAudioControlInterface
USBShort((9 + 9 + 12 + 13 + 9)),
1, // Number of streaming interfaces.
1, // Index of the first and only streaming
// interface.
// Audio设备输入端口描述符.
12, // The size of this descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ACDSTYPE_IN_TERMINAL, // 本描述符为输入端口.
AUDIO_IN_TERMINAL_ID, // Terminal ID for this interface.
// USB streaming interface.
USBShort(USB_TTYPE_STREAMING),
0, // ID of the Output Terminal to which this
// Input Terminal is associated.
2, // Number of logical output channels in the
// Terminal output audio channel cluster.
USBShort((USB_CHANNEL_L | // Describes the spatial location of the
USB_CHANNEL_R)), // logical channels.
0, // Channel Name string index.
0, // Terminal Name string index.
// Audio设备特征单元描述符
13, // The size of this descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ACDSTYPE_FEATURE_UNIT, // Descriptor sub-type is FEATURE_UNIT.
AUDIO_CONTROL_ID, // Unit ID for this interface.
AUDIO_IN_TERMINAL_ID, // ID of the Unit or Terminal to which this
// Feature Unit is connected.
2, // Size in bytes of an element of the
// bmaControls() array that follows.
// Master Mute control.
USBShort(USB_ACONTROL_MUTE),
// Left channel volume control.
USBShort(USB_ACONTROL_VOLUME),
// Right channel volume control.
USBShort(USB_ACONTROL_VOLUME),
0, // Feature unit string index.
//输出端口描述符.
9, // The size of this descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ACDSTYPE_OUT_TERMINAL, // 输出端口描述符.
AUDIO_OUT_TERMINAL_ID, // Terminal ID for this interface.
// Output type is a generic speaker.
USBShort(USB_ATTYPE_SPEAKER),
AUDIO_IN_TERMINAL_ID, // ID of the input terminal to which this
// output terminal is connected.
AUDIO_CONTROL_ID, // ID of the feature unit that this output
// terminal is connected to.
0, // Output terminal string index.
};
//音频流接口
const unsigned char g_pAudioStreamInterface[] =
{
//标准接口描述符
9, // Size of the interface descriptor.
USB_DTYPE_INTERFACE, // Type of this descriptor.
AUDIO_INTERFACE_OUTPUT, // The index for this interface.
0, // The alternate setting for this interface.
0, // The number of endpoints used by this
// interface.
USB_CLASS_AUDIO, // The interface class
USB_ASC_AUDIO_STREAMING, // The interface sub-class.
0, // Unused must be 0.
0, // The string index for this interface.
// Vendor-specific Interface Descriptor.
9, // Size of the interface descriptor.
USB_DTYPE_INTERFACE, // Type of this descriptor.
1, // The index for this interface.
1, // The alternate setting for this interface.
1, // The number of endpoints used by this
// interface.
USB_CLASS_AUDIO, // The interface class
USB_ASC_AUDIO_STREAMING, // The interface sub-class.
0, // Unused must be 0.
0, // The string index for this interface.
// Class specific Audio Streaming Interface descriptor.
7, // Size of the interface descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ASDSTYPE_GENERAL, // General information.
AUDIO_IN_TERMINAL_ID, // ID of the terminal to which this streaming
// interface is connected.
1, // One frame delay.
USBShort(USB_ADF_PCM), //
// Format type Audio Streaming descriptor.
11, // Size of the interface descriptor.
USB_DTYPE_CS_INTERFACE, // Interface descriptor is class specific.
USB_ASDSTYPE_FORMAT_TYPE, // Audio Streaming format type.
USB_AF_TYPE_TYPE_I, // Type I audio format type.
2, // Two audio channels.
2, // Two bytes per audio sub-frame.
16, // 16 bits per sample.
1, // One sample rate provided.
USB3Byte(48000), // Only 48000 sample rate supported.
//端点描述符
9, // The size of the endpoint descriptor.
USB_DTYPE_ENDPOINT, // Descriptor type is an endpoint.
// OUT endpoint with address
// ISOC_OUT_ENDPOINT.
USB_EP_DESC_OUT | USB_EP_TO_INDEX(ISOC_OUT_ENDPOINT),
USB_EP_ATTR_ISOC | // Endpoint is an adaptive isochronous data
USB_EP_ATTR_ISOC_ADAPT | // endpoint.
USB_EP_ATTR_USAGE_DATA,
USBShort(ISOC_OUT_EP_MAX_SIZE), // The maximum packet size.
1, // The polling interval for this endpoint.
0, // Refresh is unused.
0, // Synch endpoint address.
// Audio Streaming Isochronous Audio Data Endpoint Descriptor
7, // The size of the descriptor.
USB_ACSDT_ENDPOINT, // Audio Class Specific Endpoint Descriptor.
USB_ASDSTYPE_GENERAL, // This is a general descriptor.
USB_EP_ATTR_ACG_SAMPLING, // Sampling frequency is supported.
USB_EP_LOCKDELAY_UNDEF, // Undefined lock delay units.
USBShort(0), // No lock delay.
};
6.3 Audio数据类型
usbdaudio.h中已经定义好Audio设备类中使用的所有数据类型和函数，下面介绍Audio设备类使用的数据类型。
typedef struct
{
unsigned long ulUSBBase;
//设备信息指针
tDeviceInfo *psDevInfo;
//配置描述符
tConfigDescriptor *psConfDescriptor;
//最大音量值
short sVolumeMax;
//最小音量值
short sVolumeMin;
//音量控制阶梯值
short sVolumeStep;
struct
{
//callback入口参数
void *pvData;
// pvData 大小
unsigned long ulSize;
// 可用pvData大小
unsigned long ulNumBytes;
// Callback
tUSBAudioBufferCallback pfnCallback;
} sBuffer;
//请求类型.
unsigned short usRequestType;
//请求标志
unsigned char ucRequest;
// 更新值
unsigned short usUpdate;
// 当前音量设置.
unsigned short usVolume;
// 静音设置.
unsigned char ucMute;
//采样率
unsigned long ulSampleRate;
// 使用输出端点
unsigned char ucOUTEndpoint;
// 输出端点DMA通道
unsigned char ucOUTDMA;
//控制接口
unsigned char ucInterfaceControl;
//Audio接口
unsigned char ucInterfaceAudio;
}
tAudioInstance;
tAudioInstance，Audio设备类实例。用于保存全部Audio设备类的配置信息，包括描述符、callback函数、控制事件等。
#define USB_AUDIO_INSTANCE_SIZE sizeof(tAudioInstance);
#define COMPOSITE_DAUDIO_SIZE (8 + 52 + 52)
USB_AUDIO_INSTANCE_SIZE，定义Audio设备类实例信息的大小。COMPOSITE_DAUDIO_SIZE定义设备描述符与所有接口描述符总长度。
typedef struct
{
// VID
unsigned short usVID;
// PID
unsigned short usPID;
//8字节供应商字符串
unsigned char pucVendor[8];
//16字节产品字符串
unsigned char pucProduct[16];
//4字节版本号
unsigned char pucVersion[4];
//最大耗电量
unsigned short usMaxPowermA;
//电源属性 USB_CONF_ATTR_SELF_PWR USB_CONF_ATTR_BUS_PWR
//USB_CONF_ATTR_RWAKE.
unsigned char ucPwrAttributes;
// callback函数
tUSBCallback pfnCallback;
//字符串描述符集合
const unsigned char * const *ppStringDescriptors;
//字符串描述符个数
unsigned long ulNumStringDescriptors;
//最大音量
short sVolumeMax;
//最小音量
short sVolumeMin;
//音量调节步进
short sVolumeStep;
//Audio设备类实例
tAudioInstance *psPrivateData;
}
tUSBDAudioDevice;
tUSBDAudioDevice，Audio设备类。定义了VID、PID、电源属性、字符串描述符等，还包括了一个Audio设备类实例。其它设备描述符、配置信息通过API函数储入tAudioInstance定义的Audio设备实例中。
6.4 API函数
在Audio设备类API库中定义了4个函数，完成USB Audio设备初始化、配置及数据处理。下面为usbdaudio.h中定义的API函数：
void *USBDAudioInit(unsigned long ulIndex,
const tUSBDAudioDevice *psAudioDevice);
void *USBDAudioCompositeInit(unsigned long ulIndex,
const tUSBDAudioDevice *psAudioDevice);
int USBAudioBufferOut(void *pvInstance, void *pvBuffer, unsigned long ulSize,
tUSBAudioBufferCallback pfnCallback);
void USBDAudioTerm(void *pvInstance);
void *USBDAudioInit(unsigned long ulIndex,
const tUSBDAudioDevice *psAudioDevice);
作用：初始化Audio设备硬件、协议，把其它配置参数填入psAudioDevice实例中。
参数：ulIndex，USB模块代码，固定值：USB_BASE0。psAudioDevice，Audio设备类。
返回：指向配置后的tUSBDAudioDevice。
void *USBDAudioCompositeInit(unsigned long ulIndex,
const tUSBDAudioDevice *psAudioDevice);
作用：初始化Audio设备协议，本函数在USBDAudioInit中已经调用。
参数：ulIndex，USB模块代码，固定值：USB_BASE0。psAudioDevice，Audio设备类。
返回：指向配置后的tUSBDAudioDevice。
int USBAudioBufferOut(void *pvInstance, void *pvBuffer, unsigned long ulSize,
tUSBAudioBufferCallback pfnCallback);
作用：从输出端点获取数据，并放入pvBuffer中。
参数：pvInstance，指向tUSBDAudioDevice。pvBuffer，用于存放输出端点数据。ulSize，设置数据大小。pfnCallback，输出端点返回，只有一个事件，USBD_AUDIO_EVENT_DATAOUT。
返回：无。
void USBDAudioTerm(void *pvInstance);
作用：结束Audio设备。
参数：pvInstance，指向tUSBDAudioDevice。
返回：无。
在这些函数中USBDAudioInit和USBAudioBufferOut函数最重要并且使用最多，USBDAudioInit第一次使用Audio设备时，用于初始化Audio设备的配置与控制。USBAudioBufferOut从输出端点中获取数据，并放入数据缓存区内。
6.5 Audio设备开发
Audio设备开发只需要5步就能完成。如图2所示，Audio设备配置（主要是字符串描述符）、callback函数编写、USB处理器初始化、DMA控制、数据处理。
图2
第一步：Audio设备配置（主要是字符串描述符），按字符串描述符标准完成串描述符配置，进而完成Audio设备配置。
#include "inc/hw_ints.h"
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "inc/hw_sysctl.h"
#include "inc/hw_udma.h"
#include "inc/hw_gpio.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/interrupt.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/udma.h"
#include "usblib/usblib.h"
#include "usblib/usb-ids.h"
#include "usblib/device/usbdevice.h"
#include "usblib/device/usbdaudio.h"
//根据具体Audio芯片修改
#define VOLUME_MAX ((short)0x0C00) // +12db
#define VOLUME_MIN ((short)0xDC80) // -34.5db
#define VOLUME_STEP ((short)0x0180) // 1.5db
//Audio 设备
const tUSBDAudioDevice g_sAudioDevice;
//DMA 控制
tDMAControlTable sDMAControlTable[64] __attribute__ ((aligned(1024)));
//******************************************************************************
// 缓存与标志.
//******************************************************************************
#define AUDIO_PACKET_SIZE ((48000*4)/1000)
#define AUDIO_BUFFER_SIZE (AUDIO_PACKET_SIZE*20)
#define SBUFFER_FLAGS_PLAYING 0x00000001
#define SBUFFER_FLAGS_FILLING 0x00000002
struct
{
//主要buffer，USB audio class和sound driver使用.
volatile unsigned char pucBuffer[AUDIO_BUFFER_SIZE];
// play pointer.
volatile unsigned char *pucPlay;
// USB fill pointer.
volatile unsigned char *pucFill;
// 采样率 调整.
volatile int iAdjust;
// 播放状态
volatile unsigned long ulFlags;
} g_sBuffer;
//*****************************************************************************
// 当前音量
//*****************************************************************************
short g_sVolume;
//*****************************************************************************
// 通过USBDAudioInit() 函数，完善Audio设备配置信息
//*****************************************************************************
void *g_pvAudioDevice;
// 音量更新
#define FLAG_VOLUME_UPDATE 0x00000001
// 更新静音状态
#define FLAG_MUTE_UPDATE 0x00000002
// 静音状态
#define FLAG_MUTED 0x00000004
// 连接成功
#define FLAG_CONNECTED 0x00000008
volatile unsigned long g_ulFlags;
extern unsigned long
AudioMessageHandler(void *pvCBData, unsigned long ulEvent,
unsigned long ulMsgParam, void *pvMsgData);
//*****************************************************************************
// 设备语言描述符.
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pLangDescriptor[] =
{
4,
USB_DTYPE_STRING,
USBShort(USB_LANG_EN_US)
};
//*****************************************************************************
// 制造商 字符串 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pManufacturerString[] =
{
(17 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'T', 0, 'e', 0, 'x', 0, 'a', 0, 's', 0, ' ', 0, 'I', 0, 'n', 0, 's', 0,
't', 0, 'r', 0, 'u', 0, 'm', 0, 'e', 0, 'n', 0, 't', 0, 's', 0,
};
//*****************************************************************************
//产品 字符串 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pProductString[] =
{
(13 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, 'E', 0, 'x', 0, 'a', 0,
'm', 0, 'p', 0, 'l', 0, 'e', 0
};
//*****************************************************************************
// 产品 序列号 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pSerialNumberString[] =
{
(8 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'1', 0, '2', 0, '3', 0, '4', 0, '5', 0, '6', 0, '7', 0, '8', 0
};
//*****************************************************************************
// 设备接口字符串描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pInterfaceString[] =
{
(15 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, 'I', 0, 'n', 0,
't', 0, 'e', 0, 'r', 0, 'f', 0, 'a', 0, 'c', 0, 'e', 0
};
//*****************************************************************************
// 设备配置字符串描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pConfigString[] =
{
(20 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, ' ', 0, 'C', 0,
'o', 0, 'n', 0, 'f', 0, 'i', 0, 'g', 0, 'u', 0, 'r', 0, 'a', 0,
't', 0, 'i', 0, 'o', 0, 'n', 0
};
//*****************************************************************************
// 字符串描述符集合
//*****************************************************************************
const unsigned char * const g_pStringDescriptors[] =
{
g_pLangDescriptor,
g_pManufacturerString,
g_pProductString,
g_pSerialNumberString,
g_pInterfaceString,
g_pConfigString
};
#define NUM_STRING_DESCRIPTORS (sizeof(g_pStringDescriptors) / \
sizeof(unsigned char *))
//*****************************************************************************
// 定义Audio设备实例
//*****************************************************************************
static tAudioInstance g_sAudioInstance;
//*****************************************************************************
// 定义Audio设备类
//*****************************************************************************
const tUSBDAudioDevice g_sAudioDevice =
{
// VID
USB_VID_STELLARIS,
// PID
USB_PID_AUDIO,
// 8字节供应商字符串.
"TI ",
//16字节产品字符串.
"Audio Device ",
//4字节版本字符串.
"1.00",
500,
USB_CONF_ATTR_SELF_PWR,
AudioMessageHandler,
g_pStringDescriptors,
NUM_STRING_DESCRIPTORS,
VOLUME_MAX,
VOLUME_MIN,
VOLUME_STEP,
&g_sAudioInstance
};
第二步：完成Callback函数。Callback函数用于处理输出端点数据事务。主机发出的音频流数据，也可能是状态信息。Audio设备中包含了以下事务：USBD_AUDIO_EVENT_IDLE、USBD_AUDIO_EVENT_ACTIVE、USBD_AUDIO_EVENT_MUTE、USBD_AUDIO_EVENT_VOLUME、USB_EVENT_DISCONNECTED、USB_EVENT_CONNECTED。如下表：
|
名称 |
说明 |
|
USB_EVENT_CONNECTED |
USB设备已经连接到主机 |
|
USB_EVENT_DISCONNECTED |
USB设备已经与主机断开 |
|
USBD_AUDIO_EVENT_VOLUME |
更新音量 |
|
USBD_AUDIO_EVENT_MUTE |
静音 |
|
USBD_AUDIO_EVENT_ACTIVE |
Audio处于活动状态 |
|
USBD_AUDIO_EVENT_IDLE |
Audio处于空闲状态 |
表2. Audio事务
根据以上事务编写Callback函数：
//*****************************************************************************
//USB Audio设备类返回事件处理函数（callback）.
//*****************************************************************************
unsigned long AudioMessageHandler(void *pvCBData, unsigned long ulEvent,
unsigned long ulMsgParam, void *pvMsgData)
{
switch(ulEvent)
{
//Audio 正处于空闲或者工作状态。
case USBD_AUDIO_EVENT_IDLE:
case USBD_AUDIO_EVENT_ACTIVE:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x10,0x10);
g_ulFlags |= FLAG_CONNECTED;
break;
}
// 静音控制.
case USBD_AUDIO_EVENT_MUTE:
{
// 检查是否静音.
if(ulMsgParam == 1)
{
//静音.
g_ulFlags |= FLAG_MUTE_UPDATE | FLAG_MUTED;
}
else
{
// 取消静音.
g_ulFlags &= ~(FLAG_MUTE_UPDATE | FLAG_MUTED);
g_ulFlags |= FLAG_MUTE_UPDATE;
}
break;
}
//音量控制.
case USBD_AUDIO_EVENT_VOLUME:
{
g_ulFlags |= FLAG_VOLUME_UPDATE;
//最大音量.
if(ulMsgParam == 0x8000)
{
//设置为最小
g_sVolume = 0;
}
else
{
//声音控制器，设置音量.
g_sVolume = (short)ulMsgParam - (short)VOLUME_MIN;
}
break;
}
// 断开连接.
case USB_EVENT_DISCONNECTED:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x10,0x00);
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x80,0x00);
g_ulFlags &= ~FLAG_CONNECTED;
break;
}
//连接
case USB_EVENT_CONNECTED:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x80,0x80);
g_ulFlags |= FLAG_CONNECTED;
break;
}
default:
{
break;
}
}
return(0);
}
第三步：系统初始化，配置内核电压、系统主频、使能端口、配置按键端口、LED控制等，本例中使用4个LED进行指示。原理图如图3所示
图3
系统初始化：
//设置内核电压、主频 50Mhz
SysCtlLDOSet(SYSCTL_LDO_2_75V);
SysCtlClockSet(SYSCTL_XTAL_8MHZ | SYSCTL_SYSDIV_4 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN );
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE,0xf0);
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE,0x0f);
HWREG(GPIO_PORTF_BASE+GPIO_O_PUR) |= 0x0f;
// 全局状态标志.
g_ulFlags = 0;
// 初始化Audio设备.
g_pvAudioDevice = USBDAudioInit(0, (tUSBDAudioDevice *)&g_sAudioDevice);
第四步：使能、配置DMA，Audio设备要传输大量数据，所以USB库函数内部已经使用了DMA，在使用前必须使能、配置DMA。
//配置使能DMA
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UDMA);
SysCtlDelay(10);
uDMAControlBaseSet(&sDMAControlTable[0]);
uDMAEnable();
第五步：数据处理。主要使用USBAudioBufferOut从输出端点中获取数据并处理，并且进行Audio设备控制。
while(1)
{
//等待连接结束.
while((g_ulFlags & FLAG_CONNECTED) == 0)
{
}
//初始化Buffer
g_sBuffer.pucFill = g_sBuffer.pucBuffer;
g_sBuffer.pucPlay = g_sBuffer.pucBuffer;
g_sBuffer.ulFlags = 0;
//从Audio设备类中获取数据
if(USBAudioBufferOut(g_pvAudioDevice,
(unsigned char *)g_sBuffer.pucFill,
AUDIO_PACKET_SIZE, USBBufferCallback) == 0)
{
//标记数据放入buffer中.
g_sBuffer.ulFlags |= SBUFFER_FLAGS_FILLING;
}
//设备连接到主机.
while(g_ulFlags & FLAG_CONNECTED)
{
// 检查音量是否有改变.
if(g_ulFlags & FLAG_VOLUME_UPDATE)
{
// 清除更新音量标志.
g_ulFlags &= ~FLAG_VOLUME_UPDATE;
// 修改音量，自行添加代码.在此以LED灯做指示。
//UpdateVolume();
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x40,~GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE,0x40));
}
//是否静音
if(g_ulFlags & FLAG_MUTE_UPDATE)
{
//修改静音状态，自行添加函数.在此以LED灯做指示。
//UpdateMute();
if(g_ulFlags & FLAG_MUTED)
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x20,0x20);
else
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x20,0x00);
// 清除静音标志
g_ulFlags &= ~FLAG_MUTE_UPDATE;
}
}
}
//******************************************************************************
//USBAudioBufferOut 的Callback入口参数
//******************************************************************************
void USBBufferCallback(void *pvBuffer, unsigned long ulParam, unsigned long ulEvent)
{
//数据处理，自行加入代码。
// Your Codes .........
//再一次获取数据.
USBAudioBufferOut(g_pvAudioDevice, (unsigned char *)g_sBuffer.pucFill,
AUDIO_PACKET_SIZE, USBBufferCallback);
}
使用上面五步就完成Audio设备开发。Audio设备开发时要加入两个lib库函数: usblib.lib和DriverLib.lib，在启动代码中加入USB0DeviceIntHandler中断服务函数。以上Audio设备开发完成，在Win xp下运行效果如下图所示：
在枚举过程中可以看出，在电脑右下脚可以看到“Audio Example”字样，标示正在进行枚举。枚举成功后，在“设备管理器”的“声音、视屏和游戏控制器”中看到“USB Audio Device”设备，如下图。现在Audio设备可以正式使用。
Audio设备开发源码如下：
#include "inc/hw_ints.h"
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "inc/hw_sysctl.h"
#include "inc/hw_udma.h"
#include "inc/hw_gpio.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/interrupt.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#include "driverlib/udma.h"
#include "usblib/usblib.h"
#include "usblib/usb-ids.h"
#include "usblib/device/usbdevice.h"
#include "usblib/device/usbdaudio.h"
//根据具体Audio芯片修改
#define VOLUME_MAX ((short)0x0C00) // +12db
#define VOLUME_MIN ((short)0xDC80) // -34.5db
#define VOLUME_STEP ((short)0x0180) // 1.5db
//Audio 设备
const tUSBDAudioDevice g_sAudioDevice;
//DMA 控制
tDMAControlTable sDMAControlTable[64] __attribute__ ((aligned(1024)));
//******************************************************************************
// 缓存与标志.
//******************************************************************************
#define AUDIO_PACKET_SIZE ((48000*4)/1000)
#define AUDIO_BUFFER_SIZE (AUDIO_PACKET_SIZE*20)
#define SBUFFER_FLAGS_PLAYING 0x00000001
#define SBUFFER_FLAGS_FILLING 0x00000002
struct
{
//主要buffer，USB audio class和sound driver使用.
volatile unsigned char pucBuffer[AUDIO_BUFFER_SIZE];
// play pointer.
volatile unsigned char *pucPlay;
// USB fill pointer.
volatile unsigned char *pucFill;
// 采样率 调整.
volatile int iAdjust;
// 播放状态
volatile unsigned long ulFlags;
} g_sBuffer;
//*****************************************************************************
// 当前音量
//*****************************************************************************
short g_sVolume;
//*****************************************************************************
// 通过USBDAudioInit() 函数，完善Audio设备配置信息
//*****************************************************************************
void *g_pvAudioDevice;
// 音量更新
#define FLAG_VOLUME_UPDATE 0x00000001
// 更新静音状态
#define FLAG_MUTE_UPDATE 0x00000002
// 静音状态
#define FLAG_MUTED 0x00000004
// 连接成功
#define FLAG_CONNECTED 0x00000008
volatile unsigned long g_ulFlags;
extern unsigned long
AudioMessageHandler(void *pvCBData, unsigned long ulEvent,
unsigned long ulMsgParam, void *pvMsgData);
//*****************************************************************************
// 设备语言描述符.
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pLangDescriptor[] =
{
4,
USB_DTYPE_STRING,
USBShort(USB_LANG_EN_US)
};
//*****************************************************************************
// 制造商 字符串 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pManufacturerString[] =
{
(17 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'T', 0, 'e', 0, 'x', 0, 'a', 0, 's', 0, ' ', 0, 'I', 0, 'n', 0, 's', 0,
't', 0, 'r', 0, 'u', 0, 'm', 0, 'e', 0, 'n', 0, 't', 0, 's', 0,
};
//*****************************************************************************
//产品 字符串 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pProductString[] =
{
(13 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, 'E', 0, 'x', 0, 'a', 0,
'm', 0, 'p', 0, 'l', 0, 'e', 0
};
//*****************************************************************************
// 产品 序列号 描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pSerialNumberString[] =
{
(8 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'1', 0, '2', 0, '3', 0, '4', 0, '5', 0, '6', 0, '7', 0, '8', 0
};
//*****************************************************************************
// 设备接口字符串描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pInterfaceString[] =
{
(15 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, 'I', 0, 'n', 0,
't', 0, 'e', 0, 'r', 0, 'f', 0, 'a', 0, 'c', 0, 'e', 0
};
//*****************************************************************************
// 设备配置字符串描述符
//*****************************************************************************
const unsigned char g_pConfigString[] =
{
(20 + 1) * 2,
USB_DTYPE_STRING,
'A', 0, 'u', 0, 'd', 0, 'i', 0, 'o', 0, ' ', 0, ' ', 0, 'C', 0,
'o', 0, 'n', 0, 'f', 0, 'i', 0, 'g', 0, 'u', 0, 'r', 0, 'a', 0,
't', 0, 'i', 0, 'o', 0, 'n', 0
};
//*****************************************************************************
// 字符串描述符集合
//*****************************************************************************
const unsigned char * const g_pStringDescriptors[] =
{
g_pLangDescriptor,
g_pManufacturerString,
g_pProductString,
g_pSerialNumberString,
g_pInterfaceString,
g_pConfigString
};
#define NUM_STRING_DESCRIPTORS (sizeof(g_pStringDescriptors) / \
sizeof(unsigned char *))
//*****************************************************************************
// 定义Audio设备实例
//*****************************************************************************
static tAudioInstance g_sAudioInstance;
//*****************************************************************************
// 定义Audio设备类
//*****************************************************************************
const tUSBDAudioDevice g_sAudioDevice =
{
// VID
USB_VID_STELLARIS,
// PID
USB_PID_AUDIO,
// 8字节供应商字符串.
"TI ",
//16字节产品字符串.
"Audio Device ",
//4字节版本字符串.
"1.00",
500,
USB_CONF_ATTR_SELF_PWR,
AudioMessageHandler,
g_pStringDescriptors,
NUM_STRING_DESCRIPTORS,
VOLUME_MAX,
VOLUME_MIN,
VOLUME_STEP,
&g_sAudioInstance
};
//*****************************************************************************
//USB Audio设备类返回事件处理函数（callback）.
//*****************************************************************************
unsigned long AudioMessageHandler(void *pvCBData, unsigned long ulEvent,
unsigned long ulMsgParam, void *pvMsgData)
{
switch(ulEvent)
{
//Audio 正处于空闲或者工作状态。
case USBD_AUDIO_EVENT_IDLE:
case USBD_AUDIO_EVENT_ACTIVE:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x10,0x10);
g_ulFlags |= FLAG_CONNECTED;
break;
}
// 静音控制.
case USBD_AUDIO_EVENT_MUTE:
{
// 检查是否静音.
if(ulMsgParam == 1)
{
//静音.
g_ulFlags |= FLAG_MUTE_UPDATE | FLAG_MUTED;
}
else
{
// 取消静音.
g_ulFlags &= ~(FLAG_MUTE_UPDATE | FLAG_MUTED);
g_ulFlags |= FLAG_MUTE_UPDATE;
}
break;
}
//音量控制.
case USBD_AUDIO_EVENT_VOLUME:
{
g_ulFlags |= FLAG_VOLUME_UPDATE;
//最大音量.
if(ulMsgParam == 0x8000)
{
//设置为最小
g_sVolume = 0;
}
else
{
//声音控制器，设置音量.
g_sVolume = (short)ulMsgParam - (short)VOLUME_MIN;
}
break;
}
// 断开连接.
case USB_EVENT_DISCONNECTED:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x10,0x00);
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x80,0x00);
g_ulFlags &= ~FLAG_CONNECTED;
break;
}
case USB_EVENT_CONNECTED:
{
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x80,0x80);
g_ulFlags |= FLAG_CONNECTED;
break;
}
default:
{
break;
}
}
return(0);
}
//******************************************************************************
//USBAudioBufferOut 的Callback入口参数
//******************************************************************************
void USBBufferCallback(void *pvBuffer, unsigned long ulParam, unsigned long ulEvent)
{
//数据处理，自行加入代码。
// Your Codes .........
//再一次获取数据.
USBAudioBufferOut(g_pvAudioDevice, (unsigned char *)g_sBuffer.pucFill,
AUDIO_PACKET_SIZE, USBBufferCallback);
}
//*****************************************************************************
// 应用主函数.
//*****************************************************************************
int main(void)
{
//设置内核电压、主频 50Mhz
SysCtlLDOSet(SYSCTL_LDO_2_75V);
SysCtlClockSet(SYSCTL_XTAL_8MHZ | SYSCTL_SYSDIV_4 |
SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN );
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE,0xf0);
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE,0x0f);
HWREG(GPIO_PORTF_BASE+GPIO_O_PUR) |= 0x0f;
//配置使能DMA
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UDMA);
SysCtlDelay(10);
uDMAControlBaseSet(&sDMAControlTable[0]);
uDMAEnable();
// 全局状态标志.
g_ulFlags = 0;
// 初始化Audio设备.
g_pvAudioDevice = USBDAudioInit(0, (tUSBDAudioDevice *)&g_sAudioDevice);
while(1)
{
//等待连接结束.
while((g_ulFlags & FLAG_CONNECTED) == 0)
{
}
//初始化Buffer
g_sBuffer.pucFill = g_sBuffer.pucBuffer;
g_sBuffer.pucPlay = g_sBuffer.pucBuffer;
g_sBuffer.ulFlags = 0;
//从Audio设备类中获取数据
if(USBAudioBufferOut(g_pvAudioDevice,
(unsigned char *)g_sBuffer.pucFill,
AUDIO_PACKET_SIZE, USBBufferCallback) == 0)
{
//标记数据放入buffer中.
g_sBuffer.ulFlags |= SBUFFER_FLAGS_FILLING;
}
//设备连接到主机.
while(g_ulFlags & FLAG_CONNECTED)
{
// 检查音量是否有改变.
if(g_ulFlags & FLAG_VOLUME_UPDATE)
{
// 清除更新音量标志.
g_ulFlags &= ~FLAG_VOLUME_UPDATE;
// 修改音量，自行添加代码.在此以LED灯做指示。
//UpdateVolume();
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x40,~GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE,0x40));
}
//是否静音
if(g_ulFlags & FLAG_MUTE_UPDATE)
{
//修改静音状态，自行添加函数.在此以LED灯做指示。
//UpdateMute();
if(g_ulFlags & FLAG_MUTED)
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x20,0x20);
else
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,0x20,0x00);
// 清除静音标志
g_ulFlags &= ~FLAG_MUTE_UPDATE;
}
}
}
}
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