基于USB主機和ZigBee的無線音響系統(tǒng)

： 現(xiàn)階段家用音響系統(tǒng)采用有線方式布線復(fù)雜、不易改動，而采用藍牙技術(shù)無線傳輸音頻數(shù)據(jù)系統(tǒng)成本過高?；谝陨蠁栴}，設(shè)計了以TI 公司的MSP430F1611 為主控芯片，控制USB 接口芯片CH375讀取U 盤內(nèi)mp3 音頻文件，并將其數(shù)據(jù)流通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)傳送給分節(jié)點，最后經(jīng)音頻解碼芯片VS1003 解碼輸出的低成本、低功耗無線音響系統(tǒng)，將嵌入式USB 主機和ZigBee 技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用于家用音響系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸。

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近幾年來，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及家電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)正逐漸滲透到人們的生活當中，智能家居設(shè)計也漸漸進入視野。然而，現(xiàn)階段的智能家居設(shè)計，多采用有線設(shè)計，存在著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易改動等缺點。

本文設(shè)計了一種基于嵌入式USB 主機的家用無線音響系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在不連接PC 機的情況下直接讀取U盤或mp3 中的音頻數(shù)據(jù)，并通過ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給家庭內(nèi)部各個位置上的分節(jié)點，實現(xiàn)家庭音響的無線播放mp3 的功能，將人們從繁雜的布線中解放出來。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由嵌入式USB 主機和ZigBee 分節(jié)點播放器組成。而USB 主機又是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，主要由USB接口、MCU 控制器、ZigBee 主節(jié)點和電源模塊等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

系統(tǒng)處理流程為：本地端控制器MSP430 通過CH375 按照相應(yīng)的USB 協(xié)議，讀取U 盤或MP3 中的音頻文件，并將其傳輸給ZigBee 主節(jié)點。ZigBee主節(jié)點利用ZigBee 網(wǎng)絡(luò)將音頻信號發(fā)送給位于不同位置的ZigBee 分節(jié)點。分節(jié)點接收到信號后，經(jīng)過處理，將數(shù)字信號傳送給音頻解碼芯片，經(jīng)解碼后實現(xiàn)音頻輸出。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 USB 接口部分

3.1.1 CH375 介紹

CH375 是一個USB 總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE/SLAVE 設(shè)備方式。在本地端，CH375 具有8 位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線上。

CH375的USB主機方式支持常用的USB全速設(shè)備，外部單片機可以通過CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。CH375 還內(nèi)置了處理Mass-Storage 海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，通常情況下，外部單片機不需要編寫固件程序，就可以直接以扇區(qū)為基本單位讀寫常用的USB存儲設(shè)備（包括USB硬盤/USB閃存盤/U盤）。

3.1.2 U盤接口電路設(shè)計

由于CH375 和單片機采用并行方式通信傳輸速度快，編程簡單，所以本設(shè)計采用并行連接方式。

圖2 CH375 并行接口電路。

在CH375 芯片的復(fù)位期間，TXD 引腳用于選擇通訊接口。如果CH375 在復(fù)位期間檢測到TXD 引腳為低電平則啟用并行接口。硬件連接方式如下：CH375的8 位雙向數(shù)據(jù)總線D7~D0、中斷輸出引腳INT#、讀選通輸入引腳RD#、寫選通輸入引腳WR#以及地址輸入引腳A0 分別接MSP430 的P3 口、P1.0、P4.4、P4.5、 P4.6 腳，由于在本系統(tǒng)中CPU 只有一片CH375 擴展，所以片選輸入引腳CS#接地選通，接口電路如圖2 所示。