基于Cortex-M0的USB接口在智能手機(jī)底座音響中的應(yīng)用
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除了音頻的傳輸，為了達(dá)到產(chǎn)品豐富的功能，可以根據(jù)人們的需要增加相應(yīng)的功能。如液晶顯示屏幕、紅外遙控板、各類的功能按鍵等等都是人們最基本的選擇，或者設(shè)計(jì)師可以展開豐富的想象力，將底座音箱設(shè)計(jì)成遙控的汽車模型，可愛的娃娃，威猛變形金剛…這樣則對(duì)MCU提出更多的要求。芯片廠商或者已經(jīng)預(yù)料到在M0的應(yīng)用上會(huì)面對(duì)各式各樣的類型需求。那么M0為內(nèi)核的MCU基本上都有準(zhǔn)備了豐富的外設(shè)接口。如框圖：
USB 2.0全速設(shè)備控制器和收發(fā)器符合USB 2.0全速設(shè)備規(guī)范，支持控制/塊/中斷/等時(shí)傳輸類型。USB設(shè)備控制器共有8個(gè)可配置的端點(diǎn)。每個(gè)端點(diǎn)可以配置為輸入或者輸出類型。所有的操作包括控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和同步傳輸都可以支持。端點(diǎn)控制模塊還可以用來管理數(shù)據(jù)序列同步，端點(diǎn)狀態(tài)，當(dāng)前起始地址，當(dāng)前事務(wù)狀態(tài)和每個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存狀態(tài)。恰好滿足了底座音響基本7個(gè)配置端點(diǎn)的需求。
I2S控制器由I2S協(xié)議與外部音頻CODEC接口組成，兩個(gè)8字節(jié)的FIFO分別用于讀與寫通道，可以處理8～32位字大小。DMA控制器處理數(shù)據(jù)在FIFO與內(nèi)存之間的傳輸。
兩組I2C控制器，I2C為雙線，雙向串行總線，通過簡(jiǎn)單有效的連線方式實(shí)現(xiàn)器件間的數(shù)據(jù)交換。I2C標(biāo)準(zhǔn)是多主機(jī)總線，包括沖突檢測(cè)和仲裁以防止在兩個(gè)或多個(gè)主機(jī)試圖同時(shí)控制總線時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)損壞。這樣MCU在對(duì)音頻解碼器和加密芯片等外部設(shè)備作控制。
SPI接口可以外接如液晶顯示屏等需要SPI通訊的外部設(shè)備。集成了UART，PS/2，GPIO等接口更豐富了用戶的需求。
MUC集成的時(shí)鐘控制器為整個(gè)芯片提供時(shí)鐘源，包括系統(tǒng)時(shí)鐘和所有外圍設(shè)備時(shí)鐘。其中一個(gè)外部4~24 MHz高速晶振可以為USB等接口提供時(shí)鐘源，一個(gè)22.1184MHz內(nèi)部時(shí)鐘可以應(yīng)用到UART接口傳輸?shù)臅r(shí)鐘。另外還有一個(gè)內(nèi)部10 KHz低速振蕩器。因此，該MCU對(duì)于工作時(shí)鐘的設(shè)定，提供了很大的靈活性。
該控制器還通過單獨(dú)的時(shí)鐘關(guān)或開、時(shí)鐘源選擇和分頻器來進(jìn)行功耗控制。CPU使能PWR_DOWN_EN位后，Cortex-M0內(nèi)核執(zhí)行WFI指令，芯片將進(jìn)入掉電模式。等喚醒中斷發(fā)生，將退出掉電模式。在掉電模式下，時(shí)鐘控制器關(guān)閉外部4~24 MHz高速晶振和內(nèi)部22.1184 MHz高速振蕩器，以降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。
根據(jù)這個(gè)MCU的資源我們可以搭建起一個(gè)的底座音響基本的系統(tǒng)：
USB輸入的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)PCM碼發(fā)送到NUC123 USB的512字節(jié)的SRAM中，通過PDMA1搬送到了系統(tǒng)的SRAM，再通過PDMA2把PCM碼搬動(dòng)到I2S的緩存中，再通過I2S傳輸?shù)揭纛l解碼器進(jìn)行播放。系統(tǒng)SRAM達(dá)到20K字節(jié)，有足夠的空間做音頻同步或音頻數(shù)據(jù)的運(yùn)算等等。由于系統(tǒng)集成有6通道的PDMA，極大提升了音頻同步傳輸?shù)男省?
通過上位機(jī)指定的HID協(xié)議，用MCU的GPIO接口設(shè)計(jì)相關(guān)按鍵，將上位機(jī)指定命令字符發(fā)送到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)播放器控制等功能。
這樣一個(gè)低功耗的高性價(jià)比的底座音響平臺(tái)就搭建起來了，根據(jù)不同需要可以選擇不同的音頻解碼器、功放、箱體和喇叭，一個(gè)簡(jiǎn)單的底座音響就設(shè)計(jì)完成了。MCU還有很多空閑的接口，可以根據(jù)不同的要求，增加相關(guān)的功能，如藍(lán)牙通訊、液晶顯示、紅外遙控…這就需要消費(fèi)者和設(shè)計(jì)師的想象力了。(end)
評(píng)論