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基于智能接口的音頻系統設計(附圖)

2011年05月19日 10:10   來源:電子工程世界   字體【

引言

隨著現代電子技術的發展,接口技術的發展也越來越迅猛,而USB接口正是在這樣的背景下發展并壯大起來的。在傳統的硬件體系結構中,接口被看作是相應外部設備的一部分,每個接口一般都只能連接到同一種設備上。雖然通過所謂“菊花鏈”(daisyohain)方式可以把若干同種設備連接到同一接口上,卻不能將不同種類的設備混合連接到同一接口上,由于目前USB接口的設備越來越豐富,種類越來越多,為了滿足這樣的需求,這里給出一種USB 2.O接口的解決方案,通過USB接口讀取各種USB設備;通過SD卡接口,讀取各種主流存儲卡。該方案支持常用的USB存儲設備(包括U盤/USB硬盤/USB閃存盤/USB讀卡器)和SD卡(包括標準容量SD卡和高容量HC-SD卡以及協議兼容的MMC卡和TF卡)。本文提出了一種智能多接口的全硬件音頻系統的解決方案,使音頻系統的擴展性進一步增強,原則上來說可以連接目前大多數主流存儲設備,實現了一臺設備多種用途的擴展。能夠進一步把現有資源的利用率提高,具有一定的經濟和社會效益,并且采用全硬件解碼和單片機降頻工作等功耗控制方式,使整個系統的功耗降低至傳統類似設備的50%左右,符合我國節能環保的主題。

1 硬件系統設計

1.1 芯片概述

ATmegal28是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間,ATmegal28的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz。AVR內核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算術邏輯運算單元(ALU)相連接,使得1條指令可以在1個時鐘周期內同時訪問2個獨立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數據吞吐率。

CH3768是文件管理控制芯片,用于單片機系統讀寫U盤或者SD卡中的文件。CH376S支持USB設備方式和USB主機方式,并且內置了USB通信協議的基本固件。處理Mass-Storage海量存儲設備的專用通信協議的固件;SD卡的通訊接口固件和FATl6,FAT32以及FATl2文件系統的管理固件支持常用的USB存儲設備和SD卡。

VSl053B是1個單芯片Ogg Vorbis/MP3/AAC/WMA/MIDI音頻解碼器和IMA ADPCM/user-loadableOgg Vorbis音頻編碼器,支持CD級的音頻回放和錄制,芯片內部包含1個高性能、低功耗的DSP處理器內核VS_DSP,內含16 KB的指令RAM和0.5 KB的數據RAM。VSl053B內部有1個串行控制和數據輸入/輸出接口、8個GPIO接口、高性能可變采樣率的DAC和ADC、立體聲音頻輸入接口和立體聲音頻輸出接口。PL2303用于實現USB與標準RS 232串行端口之間的轉換,2個獨立的大型緩沖用于2種總線的連接,大型數據緩沖器用于USB的批量數據傳輸,自動握手模式可用于串行通信,因而可以達到遠大于標準UART控制器的波特率。PL2303支持USB電源管理和遠程喚醒協議。該設計中,PL2303芯片主要應用在將主控單元的下載線與供電模塊合二為一,大大簡化了系統的設計復雜度,NOKlA 5llO液晶顯示器為傳統的點陣式液晶顯示器,不內置英文及漢字字庫,因此在NOKIA 5llO液晶顯示的過程中,需要單片機把從存儲器中讀取到的ASCII碼值轉換成對應的英文及漢字點陣信息,然后通過串口把點陣信息傳輸到液晶顯示器中進行顯示。

1.2 硬件設計框圖

該硬件系統主要由主控模塊、智能擴展接口、音頻編解碼模塊、液晶顯示模塊、鍵盤LED指示模塊、JTAG/ISP/RS 232下載接口構成,邏輯連接圖如圖1所示。

硬件設計框圖

1.3 接口設計方案

1.3.1 VSl053B及鍵盤和液晶顯示接口設計

KEYl~KEY7為系統的鍵盤控制單元對應功能如表1所示。LEDl~LED7對應按鍵指示燈,如按鍵KEYl被按下,則LEDl燈亮。外圍接口如圖2所示。

外圍接口的設計

1.3.2 USB主控設備接口設計

USB主控設備的接口設計如圖3所示。

USB主控接口的設計

系統軟件設計主要包括主程序、中斷控制子程序、鍵盤掃描子程序、LCD控制子程序、外圍模塊控制程序。主程序運行流程如圖4所示,軟件系統流程圖如圖5所示。

主程序運行圖

系統軟件流程圖

2 軟件系統設計

整個設計運行如圖6、圖7所示。

整體設計運行

3 結語

通過該設計,進一步增強了單片機在智能多接口設計中的控制功能,以及在多中斷情況下的處理方式。在單片機應用系統中,通常需要人機對話的功能,并且能夠隨時輸入數據,以及發出各種相應的控制命令,最后通過輸出接口將運行結果輸出到LCD顯示器中。由于該設計的LCD顯示器屬于傳統液晶顯示器,不內置任何字庫,因此必須通過單片機讀取SD卡Fat文件系統中的漢字點陣信息,將ASCII轉換成對應的點陣信息,然后進行顯示,這也進一步增加了系統控制的難度。

由于該系統能夠對現有資源進行二次利用,采用智能接口的方案能夠靈活地對各種存儲設備進行讀取和寫入,進一步提高了資源的利用率,因此該系統具有一定的社會價值和發展前景。

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