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(多图) 一种基于DAB接收机的MP3播放器设计方案

单片机与嵌入式系统应用 陆明莹 彭琨 王国裕 张红升?? 2011年01月26日 ?? 收藏0

  引言

  近年来,数字音频广播(Digital Audio Broadcasting,DAB)凭借其音质好,灵敏度高,频谱利用率高等诸多优点引起了国际通信广播行业的关注,并取得了飞速的进展。广电总局于 2006年6月推出的《30~3000 MHz地面数字音频广播系统技术规范》,不仅使DAB在我国有了标准的支持,更对DAB在全国的普及产生了重大而积极的影响。考虑到便携式MP3播放器在当今社会的普及程度与消费者对其的依赖性,在DAB接收机中融合MP3解码功能对消费市场的开拓是很必要的。本文在不改动一款DAB接收整机原有性能的基础上,提出了一种适当加入MP3解码功能的可行性方案。

  1? 系统总体结构

  1.1? DAB接收系统结构

DAB接收系统结构框图
图1? DAB接收系统结构框图

  DAB接收系统是基于重庆邮电大学微电子重点实验室自主研发的一款名为ID200的基带解码芯片设计而成。

  其结构框图如图1所示。ID200具有面积较小、功耗极低等特性。MCU采用Atmel公司推出的AT91SAM7S64微处理器,该芯片具有 64 KB片内高速Flash存储器、32个可编程的复用I/O、SPI和TWI等丰富的内部集成资源,性价比较高。该接收系统的灵敏度在3波段与L波段能达到 -97 dBm以上。MPEG L2音源解码,支持48 kHz和24 kHz采样频率,自动识别声道模式,支持单通道、双通道、立体声。

  1.2? 主要器件选择

  考虑到DAB接收机的基带解码芯片尚未加入MP3解码功能,以及生产成本、单片机速率、芯片成熟度等因素,采用了ST公司的STA013解码芯片。该芯片具有以下特点:支持MPEG1、MPEG2与MPEG2.5格式解码;支持立体声、双声道、单声道解码;支持8~320 kbps的压缩速率;串行位流输入和PCM输出接口,支持I2C总线;低功耗消耗,2??4 V时为85 mW;10 MHz、14??31818 MHz、14??7456 MHz的外部输入时钟,或内嵌工业标准XTAL晶振,以满足不同频率需求。

  由于STA013没有DAC和耳机功放的功能,需选用DAC芯片,这里选用Maxim公司的MAX9850芯片。该芯片是一款低功耗、高性能的立体声音频DAC,集成了直接驱动耳机放大器,允许放大器输出直接驱动耳机,无需大量隔直电容,可节约成本和布线空间,同时还提供了I2C总线和PCM输出接口。

  考虑到便携式整机的开发与存储器的普及程度,本方案选用MicroSD卡作为音频数据存储单元。MicroSD卡体积超小,却拥有着传输速度高、移动灵活性强、安全可靠的诸多优势,可以运用于各类的数码产品,不浪费产品内部设计的空间。同时,它采用FAT16/32文件系统,且提供了SPI接口,便于消费者文件下载与管理。

  2? 方案原理与设计思路

  2.1? 方案原理

  DAB接收机中融合MP3解码功能的方案如图2所示。这里主要介绍与MP3解码相关的部分。AT91SAM7S64微处理器利用SPI接口的片选线,最多能与4个从属设备进行通信。该系统中MCU的4根SPI片选线分别选中ID200、MicroSD卡、STA013以及液晶显示模块。RF芯片和ADC分别选用Maxim公司的MAX2170和MAX1191。MCU通过SPI总线将存在SD卡中的音频数据读取到MCU内的缓冲器中,然后再通过 SPI总线将数据发送到STA013中进行音频解码,解码后的音频数据流能通过PCM输出接口送入MAX9850,经过D/A转换和耳机功放,最终由耳机输出。

DAB结合MP3解码功能的系统方案
图2? DAB结合MP3解码功能的系统方案

  STA013主要是靠I2C总线来传输控制信息,串行数据线接收音频数据。可以将由SDI、SCKR、DATA_REQ三个引脚组成的串行数据线,看成是一个只有SIMO(从机输入主机输出)没有SOMI(从机输出主机输入)的SPI总线。当DATA_REQ置高时,将MCU缓冲器中的数据以尽可能快的速度通过SDI引脚输入STA013,利用SCKR为解码芯片提供串行时钟。当STA013的缓冲区快溢出时将DATA_REQ置低,数据停止传输。MCU的I2C总线与STA013的I2C接口相连,利用其传输命令、初始化解码芯片及控制解码进程。

  2.2? 设计思路

MP3解码系统结构框图
图3? MP3解码系统结构框图


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DAB? MP3播放器? STA013? SD卡?

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