基于 AMD Alchemy Au1200嵌入式處理器的媒體播放器設計

1引言

便攜式媒體播放器（PortableMediaPlayer，PMP）是目前半導體供應商討論的一個熱點話題。PMP是一種以播放多媒體文件為核心功能的消費類娛樂產(chǎn)品，其中的多媒體文件包括音頻、視頻、Flash動畫、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態(tài)圖像專家組（MovingPicturesExpertsGroup，MPEG）開發(fā)的，在1999年初正式成為國際標準，MPEG4是目前最先進的圖像壓縮標準，播放效果接近DVD畫質(zhì)，而文件大小只有DVD的25％－30％，依靠這些優(yōu)勢，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)的視頻娛樂成為可能。

MP3播放器很好地滿足了人們隨時隨地對聽覺娛樂的需求，但隨著大眾對娛樂需求的提升，全方位的視覺聽覺享受自然會更受到人們的期待，現(xiàn)階段雖已有部分的手機、PDA不僅可以提供音樂的存取播放，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)境與市場機遇帶動下，PMP的概念便應運而生，另外，數(shù)字相機與數(shù)字攝像機的普及，也推動了具有影像儲存與播放能力的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；凌陽科技（Sunplus）的SPCA536方案；飛利浦（Philips）的PNX0190E方案。

2基于Au1200的PMP實現(xiàn)方案

2.1基于Au1200的PMP方案概述

AMD公司于2005年1月推出了專門為PMP設計的處理器AlchemyAu1200，在分析研究該芯片相關資料的基礎上，設計的便攜式媒體播放器（PMP）設計方案，其系統(tǒng)架構如圖1所示。

該設計方案是一個低功耗、高性能的系統(tǒng)解決方案，旨在使消費者在路途中不間斷地享受高質(zhì)量的視頻娛樂。主處理器Au1200針對PMP應用進行了專門的優(yōu)化，從而使本設計可以提供多種新一代的功能；支持多種標準的媒體格式，包括MPEG1，MPEG2，MPEG4，WMV9，H.263，DivX，XVID，MP3，WMA，WAV，ASF，AVI，JPEG；直接從數(shù)字錄像機傳輸視頻內(nèi)容的能力，可擴展的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，直接擴展到更大面積的屏幕（1024×768）；更長的電池使用壽命。

2.2基于Au1200的PMP方案具體設計實現(xiàn)

本方案由主處理器、內(nèi)存、啟動ROM、主存儲器、音頻CODEC、LCD屏、外圍擴展接口、鍵盤、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，集成媒體加速引擎（MediaAccelerationEngine，MAE）不需要外部DSP而實現(xiàn)視頻文件的直接解碼播放，從而可以簡化編程環(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ROM為NOR型FLASH存儲器，型號為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信號來鎖存地址，以完成S29GL128N10與Au1200的連接。

考慮到設備的便攜性、抗震性和功耗，沒有配置硬盤作為主存儲器，而是選用NAND型FLASH存儲器，型號為K9F2G08，容量為256MB，8b數(shù)據(jù)位寬。另外板上預留SD卡座，可以通過SD卡來擴充主存儲器容量。

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IIS接口與Au1200相連。自帶獨立的放大器，可直接驅(qū)動16Ω或32Ω的耳機。

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

本設計的按鍵由控制鍵和方向?qū)Ш芥I構成。每個常開式按鍵的一端連接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，由軟件按鍵動作檢測并執(zhí)行相應的操作。

LCD顯示屏選用友達科技（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。

本設計中的電源由一片鋰電池提供。為降低系統(tǒng)功耗以延長PMP的播放時間，對系統(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構成的高效率的BUCK型DC－DC電路形式；Au1200在休眠狀態(tài)時可以將核心電壓設置為關閉，從而降低電能損耗。以上措施同時降低了主處理器Au1200自身損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，首先加載3.3V和2.5V電壓，處理器此時將設置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的上電過程，此過程由一片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)勢提升了Au1200在PMP方案領域中的競爭力，帶來了廣闊的發(fā)展前景和潛在市場，比會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，而在此基礎之上，PMP還可以擴展諸如視頻錄制、攝像/照相、數(shù)碼相冊、收音機、電子書、游戲、上網(wǎng)等豐富的功能，成為一種綜合多種娛樂方式便攜式設備，關于PMP的未來發(fā)展趨勢，主要有以下幾個方面：

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

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

（3）顯示質(zhì)量由標準清晰度（SD）向高清晰度（HD）發(fā)展，因為越來越多的家庭將會擁有高清晰度電視（HDTV），與PMP連接后，就可以高質(zhì)量地播放PMP之上的視頻文件。