基于PR818S的便攜式媒體存儲盒系統(tǒng)設(shè)計

媒體存儲盒(Media Storage Box, MSB)推出的時機，是根據(jù)現(xiàn)階段PMP(媒體播放器)產(chǎn)品發(fā)展的限制、應(yīng)用缺點與營銷難處所建議的數(shù)字移動多媒體設(shè)備。唯這類功能的商品化移動設(shè)備可整合的技術(shù)五花八門，發(fā)展與定位亦有很大的變化空間。以MSB產(chǎn)品為例，當(dāng)初設(shè)計構(gòu)想即與PMP營銷定位脫鉤，而把自己定位于PMP的替代衍生性商品，即所謂“多媒體硬盤外接盒”來銷售。但就MSB產(chǎn)品功能與規(guī)格而言，幾乎就是PMP的設(shè)計翻版，亦可說是PMP、個人視頻播放器(PVP)或MP4播放器等產(chǎn)品的前置技術(shù)發(fā)展平臺，這就是推出MSB此類硬盤型移動設(shè)備最重要的技術(shù)挑戰(zhàn)與思考依據(jù)。

PR818S的開發(fā)平臺與相關(guān)重要器件

MSB之所以選定矽瑪特公司(Sigmatel)的單芯片處理器(SoC)PR818S，在于其強大的技術(shù)優(yōu)越性：

圖1：a. 一方為主體的三態(tài)方式。b. 互為主體的方式。 c.電源切換方式。 d.利用開關(guān)緩沖器隔離二者。

1. 強大運算能力

PR818S為380LTFBGA(小外形尺寸精細間距球柵陣列)包裝，封裝尺寸為16.5mil(W)×16.5mil(L)，球柵間距為0.65mil，使用0.13微米CMOS工藝，內(nèi)置ARM922T 220MHz處理器。視頻編解碼包含MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4均采用硬件化架構(gòu)(hardwired)，故在純?yōu)橐曨l運用時，ARM922T處理器尚有90%的運算能力盈余。而此運算能力符合廣大嵌入式產(chǎn)品的需求，如V2oIP電話(可視IP電話)、媒體網(wǎng)關(guān)、IP Cam等，對照前面所述，MSB可視為此類嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的平臺。PR818S主要配合的操作系統(tǒng)為Linux Works公司提供的Blue Cat Embedded 4.0 tool，其Linux Code內(nèi)核為Ver.2.4.18。

2. 優(yōu)越的視頻質(zhì)量

PR818S采用MPEG4 ASP的壓縮技術(shù)，其視頻質(zhì)量己接近H.264的質(zhì)量。分辨率可支持D1、NTSC 720×480、PAL 720×576至30fps(幀每秒)。同時具有全雙功同步解碼/編碼能力，此能力對于實現(xiàn)預(yù)約錄像(時移功能)實在不可或缺，能支持JPEG亦為PR818S另一特點，可至16M像素分辨率作為圖像頭端的輸入。

圖2：PR818S芯片級系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖。

3. 低功耗

PR818S的核心運算電壓為1.2V，輸入/輸出為3.3V，芯片本身功耗只有350mW，MSB系統(tǒng)功耗亦低于1W，為便攜式嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的重要元素。

4. 多元的外接功能

I2S接口—用來連接音頻便解碼器。此處音頻便解碼器為Wolfson公司的WM8978，內(nèi)置PLL并能產(chǎn)生音頻時鐘至PR818S。

CCIR656/601接口—用來連接視頻解碼器與視頻編碼器，此處分別采用TI公司的TVP5150與ADI公司的ADV7179，二者均為低功耗設(shè)計，其中ADI7179內(nèi)部支持3個DAC，可作為3種不同信號輸出。

IDE接口—用來連接內(nèi)置硬盤，其2.5英寸兼容性在PR818S上測試良好。

MCU接口—用來連結(jié)以太網(wǎng)，此處以太網(wǎng)控制芯片為ASIX公司的AX88796L，除了USB連結(jié)外，尋求在網(wǎng)絡(luò)上的儲存應(yīng)用(Network Attached Storage)。

圖3：基于PR818S的MSB功能框圖。

SD接口—SD存儲卡是用來將數(shù)碼相機內(nèi)容下載到PR818S中。

USB2.0接口—用來連結(jié)PC主機，此處使用來創(chuàng)惟公司(Gensys)的GL811E。GL811E為高速USB2.0到IDE的控制芯片，其有相當(dāng)市占率與2.5英寸硬盤兼容能力。

硬件設(shè)計概念與設(shè)計突破

就MSB整個硬件設(shè)計而言，主要有二大瓶頸需仔細考慮：

1. IDE線路設(shè)計

創(chuàng)惟GL811E芯片與PR818S各為獨立個體，而且同一時間只能有一個可以工作，二者對HDD而言是相互并連，所以一般在應(yīng)用上有四種方式：以一方為主體的三態(tài)方式，下拉另一方的復(fù)位信號來迫使它無法訪問HDD(圖1a)；互為主體，一方工作時下拉另一方的復(fù)位信號(圖1b)；以電源方式切換作法，使其一方有電源時，另一方無電源供給(圖1c)；利用開關(guān)緩沖器(switch buffer)隔離二者(圖1d

一般市面上所采用的大部份為第一種模式，而此MSB硬件采用第三種方式，但以技術(shù)應(yīng)用而言硬件工程師樂意采用第四種。簡言之，各有其優(yōu)缺點。

2. 線路布局方面

整個電路板最難在于如何把PR818S內(nèi)圈線走出PR818S外，主要原因在于PR818S的球間距(0.65mil)過小，最大線寬5mil且過孔必須在四球正中心，所以布局設(shè)計工程師無人用5mil線去走PR818S內(nèi)圈線，當(dāng)所有線拉出來后，一切均很容易了。

MSB系統(tǒng)的規(guī)格

MSB既然定位為PMP衍生性商品，其設(shè)計理想是像PMP一樣能提供“Video-To-Go”，只不過不能讓消費者“隨時隨地”欣賞影片，而是把影片從PVR或PC網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)載下來，從計算機、監(jiān)視器或電視屏幕(車載屏幕等)上播放影片，但它不只是播放影片，如前所述它還具有硬盤外接盒(U盤)、相片瀏覽器與錄像機功能：)。

圖4：MSB電路板布局。

硬盤容量：2.5英寸容量高達120G

傳輸接口：高速USB2.0×1

高速以太網(wǎng)×1

影片播放支持：MPEG1(.Dat)、MPEG2(.MPG、.VOB)、MPEG4(.AVI、Divx)。

影片控制：播放、暫停、停止、快進、快進和聲音大小調(diào)節(jié)

影片錄像格式：MPEG4 ASP

影像檔案支持：JPEG

音樂播放支持：MP3 WAV

外接輸出：AV out/in將影片輸出/入至PAL或NTSC電視系統(tǒng)

三種語言：簡體中文/繁體中文/英文

電源：外接電源供應(yīng)器

尺寸：13cm(L)×7cm(W)

圖5：PCBA框圖。

MSB產(chǎn)品是否能很快為市場所接受，價格當(dāng)然是一大關(guān)鍵。至少，它解決了PMP“四不一無”的問題，即動力不夠，是指電池續(xù)航力可能不足，各式解壓縮可能吃力，LCD響應(yīng)不順暢，很顯然MSB無此問題；畫面不清晰，是指掌上型尺寸面板、畫質(zhì)、分辨率有限，觀賞上會有些壓抑與沉悶感，顯然MSB也無此問題；不夠便宜，目前HDD型PMP動輒300美元直逼PDA，而MSB之銷售為零售市場，硬盤是屬于售后市場；不夠“聰明”，是指視頻格式轉(zhuǎn)換困難(例如DV-MPEG4)，僅少數(shù)專家或玩家在計算機上編輯使用，而MSB有編碼功能，能從模擬視訊(如DV/VCD/VHS)直接錄像壓縮編碼成為適合播放的檔案并儲存；無足夠且便利的影片內(nèi)容，是指一般適合小尺寸播放的影像準(zhǔn)備與安排均屬不易，而MSB既然支持多種視頻格式，分辨率易高達D1，自然豐富了內(nèi)容的來源來支持動態(tài)影像功能。

下一代系統(tǒng)規(guī)格的考慮

至于下一代MSB的設(shè)計發(fā)展方面，則往輕巧易攜帶的方向思考，如2.5英寸HDD改成1.8英寸HDD，電源則改為內(nèi)置，LCD的種類與尺寸則是見仁見智，但不應(yīng)是影響售價的關(guān)鍵因素。

MSB功能中有模擬視頻“直接錄像”，甚至進階到高端機種“預(yù)約錄像”，加上電視調(diào)諧器功能更是物超所值！此外，既然電源已內(nèi)置提升USB設(shè)備至OTG(On-The-Go)功能，方便讀存儲卡(或U盤)或連接數(shù)字相機，搭配作數(shù)據(jù)庫與照片瀏覽器豈不更加是一臺超功能移動伴侶設(shè)備，這就是前述整合技術(shù)五花八門的原因。