音響系統(tǒng)的USB接口開(kāi)發(fā)分析及主流芯片比較
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| 本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/7722.htm | |
越來(lái)越多的音響系統(tǒng)采用USB接口標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種USB芯片方案，如何選擇合適的芯片方案來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有一定挑戰(zhàn)性，設(shè)計(jì)工程師需要了解USB音響系統(tǒng)的架構(gòu)、USB主流芯片的功能特性、控制模塊的設(shè)計(jì)。本文從這三個(gè)方面進(jìn)行了深入的分析和方案比較。
明確了功能之后，對(duì)圖中控制模塊的要求就可以有一個(gè)明確的定義： 它應(yīng)該具有光學(xué)伺服，能夠讀CDDA和MP3等碟片，并能將不同的音頻壓縮信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)的解碼器中去處理； 它應(yīng)該具有CDDA解碼，以處理來(lái)自CD碟片的音頻信號(hào)； 它應(yīng)該具有MP3解碼，以處理來(lái)自MP3碟片的音頻信號(hào)； 它應(yīng)該具有USB OTG的主+從設(shè)備，并且至少要支持存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)(Mass Storage Device)，如CD-ROM和U盤(pán)。其主設(shè)備可以將U盤(pán)中的音頻信息提交給MP3解碼和/或MCU，其從設(shè)備可以將外部USB 主設(shè)備(如個(gè)人電腦)中的音頻提交給功放(DAC)和/或MCU。 四類(lèi)控制模塊的設(shè)計(jì) 控制模塊的設(shè)計(jì)大致可以分為四類(lèi)： 第一類(lèi)是使用通用MCU作為主體，由它來(lái)控制外部的MP3解碼芯片和USB芯片以及讀碟模塊，當(dāng)然外部的MP3解碼芯片和USB芯片可以是單芯片，并且可以帶自己的MCU。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以將USB功能作為插件，一旦用戶(hù)有需求就可以加上，以保持低端產(chǎn)品和高端產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。其不足之處是成本較高，一方面是高性能的MCU芯片價(jià)格高，另一方面是軟件開(kāi)發(fā)的成本高—不但要寫(xiě)主控MCU部分，通常還要寫(xiě)外部MP3解碼芯片和/或USB芯片的MCU部分，以滿(mǎn)足控制要求。 第二類(lèi)是使用帶MCU的MP3解碼芯片作為主體，用它來(lái)控制外部USB芯片以及讀碟模塊。這種設(shè)計(jì)兼有第一類(lèi)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并且可以降低一些成本，但通常仍然要開(kāi)發(fā)兩部分的軟件。 第三類(lèi)是使用帶MCU的USB芯片作為主體，用它來(lái)控制外部MP3解碼芯片以及讀碟模塊。這種設(shè)計(jì)雖然和第二類(lèi)設(shè)計(jì)一樣可以降低一些成本，但它的USB功能通常必須使用，所以整體成本在一個(gè)較高的水平。 第四類(lèi)設(shè)計(jì)就是單芯片—MCU和MP3、USB集成在同一塊IC中，這樣成本降低很多，應(yīng)該是此類(lèi)產(chǎn)品的目標(biāo)。不過(guò)由于家用音響產(chǎn)品的功能要求很多，滿(mǎn)足要求的單芯片的價(jià)格仍然會(huì)很高。 另外，值得一提的是控制模塊里的讀碟功能塊應(yīng)該是輸出數(shù)字化數(shù)據(jù)流的光學(xué)伺服設(shè)備，而不是輸出模擬信號(hào)的光學(xué)伺服設(shè)備。THOMSON光學(xué)組件技術(shù)(深圳)有限公司開(kāi)發(fā)的一款TCM模塊，就是具有數(shù)字輸出的光學(xué)讀碟設(shè)備。該TCM模塊可以將CDDA或MP3碟片上的數(shù)字信息以EIAJ CD-ROM格式輸出，我們上面討論的外置MCU可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息將數(shù)據(jù)分別輸出到MP3解碼器或DAC來(lái)播放。 常見(jiàn)的USB芯片比較 考慮到以上的設(shè)計(jì)要求，就可以對(duì)目前市面上常見(jiàn)的USB芯片作一個(gè)針對(duì)性的比較。Ali、Chesen(巨盛電子)、Cypress、飛利浦和TransDimension 等公司都有USB芯片，而相關(guān)的通用MCU和MP3解碼芯片此處不再詳細(xì)討論。 首先，Ali公司即揚(yáng)智公司最早推出了M5636，它是一款支持高速USB2.0 OTG協(xié)議的可用于嵌入式系統(tǒng)的芯片。其特點(diǎn)包括：既可作主設(shè)備，又可作從設(shè)備；支持包括存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)等多種USB設(shè)備類(lèi)；內(nèi)置雙向ping-pong緩存，工作效率高；具有支持8/16 位外置MCU的PIO/DMA接口；電源可選，具有內(nèi)置電源泵。 不過(guò)這款USB芯片沒(méi)有MCU，需要外部MCU的支持以完成特定工作。它可用于第一和第二類(lèi)設(shè)計(jì)方案。 其次，Chesen公司推出的CSC1220是一款具有24MHz主頻8位8051 MCU、支持全速USB2.0 OTG協(xié)議的芯片。其特點(diǎn)是：既可作主設(shè)備，又可作從設(shè)備；支持存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)；內(nèi)置256B ping-pong FIFO緩存，工作效率高；64KB ROM、256B RAM、12KB數(shù)據(jù)RAM并支持外置ROM和FLASH；具有和MP3解碼芯片CSA3001相連的接口(UART、SPI、I2S)；有GPIO來(lái)處理用戶(hù)界面，如鍵盤(pán)、顯示等。 Chesen公司還有一款帶16位CSM-16 MCU、支持全速USB2.0 OTG協(xié)議的芯片—CSA8013。和CSC1220相比，它的功能更強(qiáng)，除了更大的存儲(chǔ)容量之外，該芯片可以同時(shí)支持兩個(gè)USB從設(shè)備，并允許二者之間的文件拷貝。這兩款USB芯片都適用于第一和第三類(lèi)設(shè)計(jì)方案。 Cypress公司生產(chǎn)的CY7C67200是一款帶有48MHz主頻16位RISC MCU、支持全速USB2.0 OTG協(xié)議的芯片。其特點(diǎn)有：既可作主設(shè)備，又可作從設(shè)備；支持存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)；有兩個(gè)USB接口，每個(gè)接口都可以設(shè)置成主或從；4K*16b掩模ROM、8K*16b程序/數(shù)據(jù)RAM；帶I2C、UART、SPI等接口；有GPIO來(lái)處理用戶(hù)界面。 Cypress這款芯片由于只有較小的程序設(shè)計(jì)空間，所以適用于第一類(lèi)設(shè)計(jì)方案。 還有，飛利浦公司開(kāi)發(fā)的ISP1362也是一款支持全速USB2.0 OTG協(xié)議的芯片。它的特點(diǎn)是：既可作主設(shè)備，又可作從設(shè)備；支持存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)；有兩個(gè)USB接口，其中一個(gè)接口可以設(shè)置成從或主；具有和多種流行MCU(MIPS、ARM7/9)連接的并行高速數(shù)據(jù)總線(xiàn)接口；支持PIO/DMA接口；內(nèi)置電源泵。 飛利浦的這款USB芯片性能好，但沒(méi)有內(nèi)帶MCU，所以可用于第一和第二類(lèi)設(shè)計(jì)方案。 TransDimension公司設(shè)計(jì)的TD1120是另一款支持高速USB2.0 OTG協(xié)議的可用于嵌入式系統(tǒng)的芯片。其特點(diǎn)有：既可作主設(shè)備，又可作從設(shè)備；支持存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)；有多個(gè)USB接口，可以設(shè)置成主或從；具有和多種流行MCU(MIPS、ARM7/9)連接的高速存儲(chǔ)接口；內(nèi)置多重緩存，增強(qiáng)性能；兩個(gè)從設(shè)備支持DMA通道；內(nèi)置電源泵。 TD1120也沒(méi)有內(nèi)置的可編程MCU，可在第一類(lèi)和第二類(lèi)設(shè)計(jì)中采用。 本文小結(jié) 這里我們僅列舉和比較了這些USB芯片的主要特點(diǎn)，真正帶USB功能的家用音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要考慮芯片的USB傳輸性能、功耗、軟件支持以及價(jià)格等。關(guān)于軟件支持，以上各公司都提供了簡(jiǎn)明、容易上手的USB開(kāi)發(fā)包，但是要和主控MCU或MP3解碼MCU相配合仍然需要做大量細(xì)致的工作，特別是有必要了解嵌入式操作系統(tǒng)，以提高開(kāi)發(fā)效率和增強(qiáng)代碼的復(fù)用性。 |
評(píng)論