基于 AMD Alchemy Au1200嵌入式處理器的媒體播放器設(shè)計(jì)

1引言

便攜式媒體播放器（PortableMediaPlayer，PMP）是目前半導(dǎo)體供應(yīng)商討論的一個(gè)熱點(diǎn)話題。PMP是一種以播放多媒體文件為核心功能的消費(fèi)類娛樂(lè)產(chǎn)品，其中的多媒體文件包括音頻、視頻、Flash動(dòng)畫(huà)、圖片等。播放MPEG4格式視頻文件是PMP的重要特征。MPEG4視頻壓縮格式是由動(dòng)態(tài)圖像專家組（MovingPicturesExpertsGroup，MPEG）開(kāi)發(fā)的，在1999年初正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，MPEG4是目前最先進(jìn)的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，播放效果接近DVD畫(huà)質(zhì)，而文件大小只有DVD的25％－30％，依靠這些優(yōu)勢(shì)，MPEG4迅速成為目前最流行的高清晰視頻文件類型，這也使得利用口袋里的PMP享受高品質(zhì)的視頻娛樂(lè)成為可能。

MP3播放器很好地滿足了人們隨時(shí)隨地對(duì)聽(tīng)覺(jué)娛樂(lè)的需求，但隨著大眾對(duì)娛樂(lè)需求的提升，全方位的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)享受自然會(huì)更受到人們的期待，現(xiàn)階段雖已有部分的手機(jī)、PDA不僅可以提供音樂(lè)的存取播放，也可以支持影像內(nèi)容的瀏覽，但此類多媒體播放功能只能算是一種附加功能，在屏幕大小、電力持久度、儲(chǔ)存容量等各方面仍有諸多限制，在這樣的產(chǎn)業(yè)環(huán)境與市場(chǎng)機(jī)遇帶動(dòng)下，PMP的概念便應(yīng)運(yùn)而生，另外，數(shù)字相機(jī)與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的普及，也推動(dòng)了具有影像儲(chǔ)存與播放能力的PMP的發(fā)展。

目前已推出的PMP方案有SigmaDesigns的EM851x方案；英特爾（Intel）的PXA27x+2700G方案；德州儀器（TexasInstrument）的DM320DSP＋ARM處理器方案；飛思卡爾（Freescal）的i.MX31，i.MX31L方案；凌陽(yáng)科技（Sunplus）的SPCA536方案；飛利浦（Philips）的PNX0190E方案。

2基于Au1200的PMP實(shí)現(xiàn)方案

2.1基于Au1200的PMP方案概述

AMD公司于2005年1月推出了專門(mén)為PMP設(shè)計(jì)的處理器AlchemyAu1200，在分析研究該芯片相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的便攜式媒體播放器（PMP）設(shè)計(jì)方案，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

該設(shè)計(jì)方案是一個(gè)低功耗、高性能的系統(tǒng)解決方案，旨在使消費(fèi)者在路途中不間斷地享受高質(zhì)量的視頻娛樂(lè)。主處理器Au1200針對(duì)PMP應(yīng)用進(jìn)行了專門(mén)的優(yōu)化，從而使本設(shè)計(jì)可以提供多種新一代的功能；支持多種標(biāo)準(zhǔn)的媒體格式，包括MPEG1，MPEG2，MPEG4，WMV9，H.263，DivX，XVID，MP3，WMA，WAV，ASF，AVI，JPEG；直接從數(shù)字錄像機(jī)傳輸視頻內(nèi)容的能力，可擴(kuò)展的DVD視頻質(zhì)量，在內(nèi)容被傳輸?shù)絇MP之后，主處理器可以在不影響影像質(zhì)量的情況下，直接擴(kuò)展到更大面積的屏幕（1024×768）；更長(zhǎng)的電池使用壽命。

2.2基于Au1200的PMP方案具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本方案由主處理器、內(nèi)存、啟動(dòng)ROM、主存儲(chǔ)器、音頻CODEC、LCD屏、外圍擴(kuò)展接口、鍵盤(pán)、電源等部分組成。

主處理器為AMD的AlchemyAu1200，這是一款低功耗、高性能的處理器，內(nèi)部架構(gòu)如圖2所示，主要特性包括：功耗極低：＜400mW＠400MHz；支持DDR1和DDR2內(nèi)存，支持NANDFLASH啟動(dòng)，集成媒體加速引擎（MediaAccelerationEngine，MAE）不需要外部DSP而實(shí)現(xiàn)視頻文件的直接解碼播放，從而可以簡(jiǎn)化編程環(huán)境并減少組件，USB2.0控制器支持HOST模式和DEVICE模式，從而支持更高的下載速度和更加靈活的連接，具有疊加和混合功能的LCD控制器，配備攝像頭接口AES－128硬件資料加密/解密；可編程串行控制器支持IIS，AC97，SPI，SMBus，操作系統(tǒng)支持WindowsCE5.0，Linux2.6。

系統(tǒng)內(nèi)存選用美光的DDR266SDRAM，型號(hào)為MT46V32M16TG，采用2片并聯(lián)的形式，總?cè)萘繛?28MB，數(shù)據(jù)位寬為32b，內(nèi)存帶寬為1066MB/s，與Au1200的內(nèi)存控制器直接相連。

啟動(dòng)ROM為NOR型FLASH存儲(chǔ)器，型號(hào)為S29GL128N10，容量為16MB，16b的數(shù)據(jù)位寬，由于Au1200的地址總線只有15根，故需要一片鎖存器74LVC16374，并配合ALE信號(hào)來(lái)鎖存地址，以完成S29GL128N10與Au1200的連接。

考慮到設(shè)備的便攜性、抗震性和功耗，沒(méi)有配置硬盤(pán)作為主存儲(chǔ)器，而是選用NAND型FLASH存儲(chǔ)器，型號(hào)為K9F2G08，容量為256MB，8b數(shù)據(jù)位寬。另外板上預(yù)留SD卡座，可以通過(guò)SD卡來(lái)擴(kuò)充主存儲(chǔ)器容量。

聲卡芯片為Wolfson公司的WM8731，這是一顆低功耗立體聲音頻CODEC，通過(guò)IIS接口與Au1200相連。自帶獨(dú)立的放大器，可直接驅(qū)動(dòng)16Ω或32Ω的耳機(jī)。

兩個(gè)USB接口分別配置成HOST和DEVICE模式，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。由于USB配置成HOST控制器時(shí)需要提供＋5V，500mA的電源，故使用一顆MC34063通過(guò)STEP－UP方式將鋰電池提供的3.6V電壓升壓到＋5V為USB設(shè)備供電，通過(guò)設(shè)置電流檢測(cè)電阻的大小將最大電流限制于500mA。

本設(shè)計(jì)的按鍵由控制鍵和方向?qū)Ш芥I構(gòu)成。每個(gè)常開(kāi)式按鍵的一端連接74LVC16244已上拉的輸入端口，另一端接地；然后將74LVC16244的輸出端連接于Au1200的數(shù)據(jù)端口，由軟件按鍵動(dòng)作檢測(cè)并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

LCD顯示屏選用友達(dá)科技（AUO）的A036QN01，規(guī)格為3.6in，最佳分辨率為960×234，接口類型Digital8bRGB，工作電壓3.3V，利用軟排線將8b的RGB數(shù)字接口直接與Au1200自帶的LCD控制器端口相連。

本設(shè)計(jì)中的電源由一片鋰電池提供。為降低系統(tǒng)功耗以延長(zhǎng)PMP的播放時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)電源配置采取以下措施：Au1200將低電壓的內(nèi)核供電與外部I/O口供電隔離，Au1200內(nèi)核電壓為1.2V，外部I/O口電壓為2.5V和3.3V，系統(tǒng)需要的3種電壓值3.3V，2.5V，1.2V皆由鋰電池的3.6V電壓經(jīng)DC－DC變換電路得到，變換電路選用由SC192構(gòu)成的高效率的BUCK型DC－DC電路形式；Au1200在休眠狀態(tài)時(shí)可以將核心電壓設(shè)置為關(guān)閉，從而降低電能損耗。以上措施同時(shí)降低了主處理器Au1200自身?yè)p耗和外圍電路的電能損耗，在配置電池容量為1500mAH的情況下，可以保證3h的連續(xù)播放時(shí)間。

另外，主處理器的各路供電電壓必須以一定的順序加載才能使其順利啟動(dòng)，首先加載3.3V和2.5V電壓，處理器此時(shí)將設(shè)置VDDXOK端口為有效，然后使能PWR-ED端口，PWR-ED端口再控制1.2V電壓加載到Au1200內(nèi)核，完成Au1200的上電過(guò)程，此過(guò)程由一片MAX6744芯片協(xié)助完成。

2.3方案總結(jié)

以上所描述的基于Au1200的PMP方案優(yōu)勢(shì)在于更低的成本和更小的功耗，集成硬件解碼器MAE，不再需要外部DSP，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)編程；較高的CPU主頻，配合DDR內(nèi)存，使系統(tǒng)獲得高速的數(shù)據(jù)處理能力。這些優(yōu)勢(shì)提升了Au1200在PMP方案領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)力，帶來(lái)了廣闊的發(fā)展前景和潛在市場(chǎng)，比會(huì)吸引眾多廠商大力研發(fā)，并推出更多更具吸引力的PMP產(chǎn)品。[!--empirenews.page--]

3未來(lái)PMP產(chǎn)品的展望

視頻/音頻播放是PMP的核心功能，而在此基礎(chǔ)之上，PMP還可以擴(kuò)展諸如視頻錄制、攝像/照相、數(shù)碼相冊(cè)、收音機(jī)、電子書(shū)、游戲、上網(wǎng)等豐富的功能，成為一種綜合多種娛樂(lè)方式便攜式設(shè)備，關(guān)于PMP的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）未來(lái)PMP將會(huì)增加硬件編碼功能，配合攝像頭，PMP將實(shí)現(xiàn)拍照和攝像功能；配合TV接收模塊，可以實(shí)現(xiàn)將TV節(jié)目存儲(chǔ)于PMP之上。

（2）增加聯(lián)網(wǎng)功能。下一代的PMP將集成無(wú)線網(wǎng)卡（Wi－Fi）或超帶寬（UWB）連接，Wi－Fi使PMP可以在家中或熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)享受在線視頻服務(wù)，如在線電影、在線電視節(jié)目等。

（3）顯示質(zhì)量由標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SD）向高清晰度（HD）發(fā)展，因?yàn)樵絹?lái)越多的家庭將會(huì)擁有高清晰度電視（HDTV），與PMP連接后，就可以高質(zhì)量地播放PMP之上的視頻文件。