基于ARM的多通道專(zhuān)業(yè)MP3播放器設(shè)計(jì)

　　1引言

　　隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品以其自然的人機(jī)交互界面和豐富的多媒體處理能力迅速得以推廣，并取得了巨大成功[1].目前，在多媒體音頻領(lǐng)域中，MP3播放器占據(jù)了絕對(duì)的主導(dǎo)地位。但現(xiàn)有的MP3播放器驅(qū)動(dòng)能力非常有限，只適合個(gè)人使用，不能滿足大型公共場(chǎng)所在不同區(qū)域播放不同背景音樂(lè)的多通道播放需要?；谝陨戏治觯疚脑O(shè)計(jì)了一種基于S3C44B0X芯片的μClinux環(huán)境下的多通道專(zhuān)業(yè)MP3播放器。

　　2系統(tǒng)功能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　多通道專(zhuān)業(yè)MP3播放器是專(zhuān)為滿足公共語(yǔ)音廣播市場(chǎng)的需求而設(shè)計(jì)的，其主要功能包括：(1)音頻解碼和播放功能;(2)通過(guò)USB接口與大容量外部存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;(3)操作界面統(tǒng)一管理功能;(4)多通道播放功能。

　　為了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)多通道播放管理，本系統(tǒng)選用三星公司的S3C44B0X作為核心處理器，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，輸出通道的選擇，以及LCD的控制。同時(shí)，選用意法半導(dǎo)體的STA013作為解碼芯片，配合AK4393實(shí)現(xiàn)模擬音頻信號(hào)的輸出，此外，使用SL811HS和ISP1520提供兩個(gè)主USB接口，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)硬盤(pán)或U盤(pán)的掛接。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

　　圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其開(kāi)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)在于軟硬件的可裁剪性[2]，在確保有一個(gè)穩(wěn)定的最小系統(tǒng)以后，再對(duì)外圍的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。此多通道專(zhuān)業(yè)MP3播放器的核心芯片S3C44B0X是基于ARM7而開(kāi)發(fā)的多功能SOC(Signal Operation Control)。S3C44B0X除具備一般嵌入式芯片所具有的總線、SDRAM控制器和3個(gè)串口等外設(shè)之外，還具有TFT LCD控制器、USB Slave、USB Host、I2C總線控制器、SPI控制器、IIS音頻接口、SD

　　3.1 MP3解碼電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)解碼部分的硬件采用了ST公司的STA013解碼芯片以及AKM的AK4393芯片。STA013是一款優(yōu)秀的MP3解碼芯片，它通過(guò)IIC總線來(lái)傳輸控制信息，通過(guò)串行數(shù)據(jù)線接收語(yǔ)音數(shù)據(jù)。AK4393是一款高品質(zhì)的立體聲DAC芯片，支持24bit/96KHz取樣，采用“復(fù)合比特”技術(shù)使芯片的解碼更為快速和準(zhǔn)確。

　　解碼部分與S3C44B0X的接口電路部分如圖2所示。通過(guò)S3C44B0X的I/O口對(duì)STA013發(fā)送音頻數(shù)據(jù)，解碼過(guò)程由STA013的DSP核來(lái)進(jìn)行。STA013解碼后的數(shù)字音頻信號(hào)由SDO(串行數(shù)據(jù)輸出)，SCKT(串行時(shí)鐘)，LRCKT(左右聲道時(shí)鐘)，OCLK(采樣時(shí)鐘)4個(gè)腳輸出到D/A轉(zhuǎn)換器AK4393.通過(guò)AK4393將得到的模擬音頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)功率放大電路放大后就可以直接驅(qū)動(dòng)無(wú)源音箱。

　　圖2解碼部分接口電路圖

　　此外，由于實(shí)現(xiàn)多通道的播放形式，所以需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中提供多套相同的解碼芯片和DAC.

　　3.2多通道功能的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)多通道播放采用的基本方法是(以四通道為例)：當(dāng)系統(tǒng)上電以后，解碼控制信號(hào)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)解碼通道的具體工作狀態(tài)控制，通過(guò)采用外接一個(gè)四路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(CD4066)，控制各路通道解碼芯片的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)四路通道的輸入部分連接CPU的IIC總線的IICSDA，通過(guò)與CPU相連的多個(gè)控制引腳(CTRL1，2，3，4)，確定控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。四路通道的時(shí)鐘信號(hào)則直接連接在CPU上，只有控制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)才發(fā)生作用。

　　在播放過(guò)程中，CPU實(shí)時(shí)響應(yīng)各通道傳輸數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，選通該路的解碼芯片，被選通的解碼芯片對(duì)從總線上獲取的mp3文件數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，而未被選通的解碼通道則忽略總線上的音頻數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的中斷請(qǐng)求信號(hào)由高變低，系統(tǒng)開(kāi)始響應(yīng)下一次數(shù)據(jù)請(qǐng)求。通過(guò)這種各通道交替工作的方式，實(shí)現(xiàn)四通道同步播放的功能。工作原理圖如圖3所示：

　　圖3多通道工作原理圖