基于THOMSON CD-DVD模塊的音響系統(tǒng)硬件及程序設(shè)計(jì)建議
出處:maychang 發(fā)布于:2007-12-24 10:12:25
本文根據(jù)THOMSON CD-DVD模塊的設(shè)計(jì)特點(diǎn),結(jié)合作者多年的MCU開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)探討了針對(duì)THOMSON CD-DVD模塊進(jìn)行音響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)MCU、顯示屏、控制IC選取的注意事項(xiàng)和程序設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。
THOMSON光學(xué)組件技術(shù)(深圳)有限公司設(shè)計(jì)CD-DVD芯片,以及可以供生產(chǎn)廠家直接使用的CD-DVD模塊。利用該公司的主要模塊TCM系列CD-MP3獨(dú)立單元和TDM系列DVD獨(dú)立單元,生產(chǎn)商不僅可以直接封裝制造高質(zhì)量的CD-MP3和DVD播放器,而且可以通過(guò)開(kāi)發(fā)外置控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)具有多種功能的高附加值家用Hi-Fi音響產(chǎn)品。
THOMSON CD-DVD模塊一般都內(nèi)置了THOMSON特有的串行總線通訊協(xié)議。TCM系列采用的一般是THOMSON雙線通訊協(xié)議,該協(xié)議要求時(shí)鐘線連接到MCU的一個(gè)外部中斷IO口,并置上拉電阻;而數(shù)據(jù)線是普通的雙向IO口,可以不帶上拉電阻。THOMSON雙線通訊的典型數(shù)據(jù)傳輸速度在400kbps到800kbps之間。TDM系列一般采用THOMSON三線通訊協(xié)議。這種協(xié)議要求使用三個(gè)雙向IO口,這三個(gè)IO口都需要在MCU端接上拉電阻。THOMSON三線通訊的數(shù)據(jù)傳輸速度由TDM模塊的解碼芯片和外置MCU之間較慢的那個(gè)IC的運(yùn)行速度決定。
一般來(lái)說(shuō)家用音響系統(tǒng)都包括以下幾個(gè)功能:CD/DVD換碟機(jī)械系統(tǒng);CD/DVD碟片播放;收音機(jī);磁帶播放、錄制;時(shí)鐘、定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī);各種顯示模式;面板按鍵和遙控器。
現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)是增加以下的新功能:PC-LINK—播放電腦中的音頻視頻文件;播放各類(lèi)存儲(chǔ)卡中的音頻視頻文件;刻錄和存儲(chǔ)卡存儲(chǔ);更多的顯示內(nèi)容。
后面這四種功能需要選用較高端的MCU,所以目前還不是流行的設(shè)計(jì),本文不作深入討論。本文將就前七種功能下的音響系統(tǒng)的顯示屏、MCU選擇及其程序設(shè)計(jì),結(jié)合THOMSON的CD-DVD模塊作詳細(xì)的分析。
顯示屏的選擇
一般來(lái)說(shuō),CD-MP3系列會(huì)使用LCD屏作為顯示器。如果只播放CD碟片則一般六位數(shù)字LCD屏就夠了,如果需要播放MP3碟片則應(yīng)該用至少八位數(shù)字的LCD顯示屏;如果要顯示曲名或電臺(tái)RDS信息,則必須用14段的數(shù)字字符。如果是DVD組合音響,VFD顯示屏也是常規(guī)選擇??傊?,較好的音響顯示屏應(yīng)該至少是4COM(32SEG。至于顯示的內(nèi)容,各種產(chǎn)品和各個(gè)廠家都有自己的風(fēng)格,各類(lèi)用戶(hù)也有不同的喜好。
外置MCU的選擇
為了降低整個(gè)方案的元器件成本,由于THOMSON CD-DVD模塊的工作電壓是5V,建議外置MCU的工作電壓也兼容5V,而且MCU應(yīng)該自帶內(nèi)置的顯示驅(qū)動(dòng),有LCD和VFD兩個(gè)兼容MCU系列。
另一方面,中斷特性也是選擇MCU的一個(gè)重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于音響產(chǎn)品,至少應(yīng)該有兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘中斷:一個(gè)是較慢的系統(tǒng)時(shí)鐘,用來(lái)處理時(shí)間、各類(lèi)定時(shí)任務(wù)以及暫停;另一個(gè)是較快的時(shí)鐘,是帶有比較寄存器的時(shí)鐘中斷,用來(lái)處理快速時(shí)間任務(wù),如遙控器的解碼。
MCU的外部中斷根據(jù)音響系統(tǒng)和THOMSON CD-DVD模塊的特點(diǎn),應(yīng)該包括以下幾個(gè):
遙控信號(hào)中斷;
THOMSON CD雙線通訊的時(shí)鐘信號(hào)中斷;
RDS時(shí)鐘信號(hào)中斷;
磁帶機(jī)計(jì)數(shù)信號(hào)中斷;
整機(jī)斷電保護(hù)中斷。
這些中斷擁有獨(dú)立的中斷入口地址。中斷是否可分優(yōu)先級(jí)并不一定特別重要,因?yàn)橐繇懴到y(tǒng)畢竟不是非常實(shí)時(shí)的嵌入式系統(tǒng),也沒(méi)有特別的安全考慮。
此外,選用MCU需要考慮的還有IO口的分配。一般來(lái)說(shuō),一個(gè)完整的音響系統(tǒng)應(yīng)包括表1中的信號(hào)。
綜上所述,適用于以上音響系統(tǒng)的MCU應(yīng)該具有以下IO口特性:至少4COM(32SEG的顯示驅(qū)動(dòng)IO口;3~5個(gè)外部中斷IO口;22~42個(gè)通用IO口。
另外,選外置MCU還要考慮RAM和ROM的容量大小。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),512B RAM加16KB ROM可以滿足基本的功能要求,如較為簡(jiǎn)單的顯示內(nèi)容及效果和較少的節(jié)目編程存儲(chǔ);而1KB RAM加32KB ROM可以做到相當(dāng)完善的功能—各類(lèi)信息的顯示和充分自主的節(jié)目編程存儲(chǔ),并且可以有良好的功能擴(kuò)展,比如更大的顯示屏等。
,還要考慮所選MCU的開(kāi)發(fā)工具的易得性和易用性,開(kāi)發(fā)測(cè)試是用OTP還是用FLASH也是要考慮的重要因素,因?yàn)樗鼈兌紩?huì)影響項(xiàng)目的成本、規(guī)劃和進(jìn)程。
控制IC比較
這里列舉三家可用于此類(lèi)音響系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的控制IC廠家并做比較。這種比較僅根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)和思考,供工程師參考。
NEC 78K0系列IC性能優(yōu)良而且穩(wěn)定。其產(chǎn)品系列化程度很好,兼容LCD-VFD兩種顯示驅(qū)動(dòng),有不同的RAM和ROM容量可供選擇。時(shí)鐘中斷和外部中斷都比較規(guī)范,容易使用。終產(chǎn)品可以是MASK、OTP和FLASH。工具特性:編譯器支持ASM和C。NEC自有ASM指令系統(tǒng)比較完善,有很多很好的宏可以將ASM寫(xiě)得類(lèi)似C程序。仿真器功能強(qiáng)大,具有實(shí)時(shí)調(diào)試的功能。
RENESAS H8/300系列IC的功能十分強(qiáng)大。中斷、LCD驅(qū)動(dòng)都比較好,不支持VFD。有不同的RAM和ROM容量可供選擇,有些產(chǎn)品具有數(shù)據(jù)尋址IO,可支持外部存儲(chǔ)設(shè)備。終產(chǎn)品可以是MASK、OTP和FLASH。編譯僅支持C/C++。仿真器功能強(qiáng)大,具有實(shí)時(shí)調(diào)試的功能。技術(shù)支持好。
EMC78系列IC的LCD驅(qū)動(dòng)功能較好,中斷和通用IO夠用。其所有中斷只有一個(gè)入口地址,中斷程序負(fù)擔(dān)重,容易發(fā)生中斷沖突。目前,RAM容量為2KB,ROM容量為16KB。終產(chǎn)品可以是MASK和OTP。編譯僅支持ASM。仿真器功能較差,只有斷點(diǎn)調(diào)試,不具有實(shí)時(shí)調(diào)試的功能。
控制程序設(shè)計(jì)
,MCU控制程序的功能設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)增值的關(guān)鍵。一方面,要使程序結(jié)構(gòu)化好,容易維護(hù)和升級(jí)換代;另一方面,要在有限的資源(RAM、ROM、中斷等)上完成盡可能多的功能。這些正是嵌入式系統(tǒng)的魅力所在—不同的設(shè)計(jì)思想會(huì)產(chǎn)生不同的程序和不同的產(chǎn)品質(zhì)量。
針對(duì)THOMSON的CD-DVD模塊的特點(diǎn),我們建議程序分成以下幾塊:
系統(tǒng)控制模塊;
顯示控制模塊;
音響控制模塊;
收音控制模塊;
磁帶控制模塊;
CD-DVD控制模塊。
系統(tǒng)控制模塊應(yīng)該包括時(shí)鐘控制(包含定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)等)、鍵盤(pán)掃描控制、遙控器控制和廠家特殊功能控制部分。
顯示控制模塊可根據(jù)所選用的MCU的顯示功能特點(diǎn)設(shè)計(jì),結(jié)合THOMSON CD-DVD模塊,可顯示總曲數(shù)、總碟時(shí)間、單曲名、單曲時(shí)間、MP3 ID3 TAG信息等。
音像控制模塊和收音控制模塊都不包括機(jī)械控制,但都包括底層的總線通訊協(xié)議。設(shè)計(jì)好這些協(xié)議的接口程序是提高用戶(hù)端功能的基礎(chǔ)。
磁帶控制模塊包括簡(jiǎn)單的機(jī)械控制和較為復(fù)雜的邏輯時(shí)序,在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮磁帶和CD以及收音的錄音配合等。
CD-DVD控制模塊一定要考慮到THOMSON模塊的通訊協(xié)議的特點(diǎn),設(shè)計(jì)好底層通訊程序。此模塊還包括機(jī)械控制部分,有時(shí)對(duì)時(shí)間任務(wù)要求較高,特別是多碟的情況,一定要有處理異常情況的程序設(shè)計(jì)。好的程序流程是該模塊好的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。CD-DVD功能作為家用音響設(shè)備的主要功能,應(yīng)該投入有經(jīng)驗(yàn)的程序員進(jìn)行該功能的程序設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn):
[1]. ROM datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/ROM_1188413.html.
[2]. ASM datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/ASM_1231013.html.
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