基于 AMD Alchemy Au1200嵌入式處理器的媒體播放器設(shè)計
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(biāo)準(zhǔn),MPEG4是目前最先進的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),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(yīng)運而生,另外,數(shù)字相機與數(shù)字?jǐn)z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(shè)計的處理器AlchemyAu1200,在分析研究該芯片相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,設(shè)計的便攜式媒體播放器(PMP)設(shè)計方案,其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
該設(shè)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(yīng)用進行了專門的優(yōu)化,從而使本設(shè)計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(shè)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(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,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(shè)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(yù)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(shè)備供電,通過設(shè)置電流檢測電阻的大小將最大電流限制于500mA。
本設(shè)計的按鍵由控制鍵和方向?qū)Ш芥I構(gòu)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(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(gòu)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(shè)置為關(guān)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(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(lǐng)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(chǔ)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(shè)備,關(guān)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(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。