基于PR818S的便攜式媒體存儲(chǔ)盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)
出處:a12345678 發(fā)布于:2007-04-18 11:42:11
媒體存儲(chǔ)盒(Media Storage Box, MSB)推出的時(shí)機(jī),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(diǎn)與營(yíng)銷(xiāo)難處所建議的數(shù)字移動(dòng)多媒體設(shè)備。唯這類(lèi)功能的商品化移動(dòng)設(shè)備可整合的技術(shù)五花八門(mén),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(jì)構(gòu)想即與PMP營(yíng)銷(xiāo)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(pán)外接盒”來(lái)銷(xiāo)售。但就MSB產(chǎn)品功能與規(guī)格而言,幾乎就是PMP的設(shè)計(jì)翻版,亦可說(shuō)是PMP、個(gè)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(tái),這就是推出MSB此類(lèi)硬盤(pán)型移動(dòng)設(shè)備重要的技術(shù)挑戰(zhàn)與思考依據(jù)。
PR818S的開(kāi)發(fā)平臺(tái)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(qiáng)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(kāi)關(guān)緩沖器隔離二者。
1. 強(qiáng)大運(yùn)算能力
PR818S為380LTFBGA(小外形尺寸精細(xì)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(yùn)用時(shí),ARM922T處理器尚有90%的運(yùn)算能力盈余。而此運(yùn)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(duì)照前面所述,MSB可視為此類(lèi)嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的平臺(tái)。PR818S主要配合的操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux 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(shí)具有全雙功同步解碼/編碼能力,此能力對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)約錄像(時(shí)移功能)實(shí)在不可或缺,能支持JPEG亦為PR818S另一特點(diǎn),可至16M像素分辨率作為圖像頭端的輸入。

圖2:PR818S芯片級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖。
3. 低功耗
PR818S的運(yùn)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(lái)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(shí)鐘至PR818S。
CCIR656/601接口—用來(lái)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(jì),其中ADI7179內(nèi)部支持3個(gè)DAC,可作為3種不同信號(hào)輸出。
IDE接口—用來(lái)連接內(nèi)置硬盤(pán),其2.5英寸兼容性在PR818S上測(cè)試良好。
MCU接口—用來(lái)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(chǔ)存應(yīng)用(Network Attached Storage)。

圖3:基于PR818S的MSB功能框圖。
SD接口—SD存儲(chǔ)卡是用來(lái)將數(shù)碼相機(jī)內(nèi)容到PR818S中。
USB2.0接口—用來(lái)連結(jié)PC主機(jī),此處使用來(lái)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(pán)兼容能力。
硬件設(shè)計(jì)概念與設(shè)計(jì)突破
就MSB整個(gè)硬件設(shè)計(jì)而言,主要有二大瓶頸需仔細(xì)考慮:
1. IDE線路設(shè)計(jì)
創(chuàng)惟GL811E芯片與PR818S各為獨(dú)立個(gè)體,而且同一時(shí)間只能有一個(gè)可以工作,二者對(duì)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(hào)來(lái)迫使它無(wú)法訪問(wèn)HDD(圖1a);互為主體,一方工作時(shí)下拉另一方的復(fù)位信號(hào)(圖1b);以電源方式切換作法,使其一方有電源時(shí),另一方無(wú)電源供給(圖1c);利用開(kāi)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(lè)意采用第四種。簡(jiǎn)言之,各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
2. 線路布局方面
整個(gè)電路板難在于如何把PR818S內(nèi)圈線走出PR818S外,主要原因在于PR818S的球間距(0.65mil)過(guò)小,線寬5mil且過(guò)孔必須在四球正中心,所以布局設(shè)計(jì)工程師無(wú)人用5mil線去走PR818S內(nèi)圈線,當(dāng)所有線拉出來(lái)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(jì)理想是像PMP一樣能提供“Video-To-Go”,只不過(guò)不能讓消費(fèi)者“隨時(shí)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(lái),從計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器或電視屏幕(車(chē)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(pán)外接盒(U盤(pán))、相片瀏覽器與錄像機(jī)功能:)。

圖4:MSB電路板布局。
硬盤(pán)容量:2.5英寸容量高達(dá)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(jìn)、快進(jìn)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(lè)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(yǔ)言:簡(jiǎn)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(chǎng)所接受,價(jià)格當(dāng)然是一大關(guān)鍵。至少,它解決了PMP“四不一無(wú)”的問(wèn)題,即動(dòng)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(wú)此問(wèn)題;畫(huà)面不清晰,是指掌上型尺寸面板、畫(huà)質(zhì)、分辨率有限,觀賞上會(huì)有些壓抑與沉悶感,顯然MSB也無(wú)此問(wèn)題;不夠便宜,目前HDD型PMP動(dòng)輒300美元直逼PDA,而MSB之銷(xiāo)售為零售市場(chǎng),硬盤(pán)是屬于售后市場(chǎng);不夠“聰明”,是指視頻格式轉(zhuǎn)換困難(例如DV-MPEG4),僅少數(shù)或玩家在計(jì)算機(jī)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(chǔ)存;無(wú)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(dá)D1,自然豐富了內(nèi)容的來(lái)源來(lái)支持動(dòng)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(jì)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(lèi)與尺寸則是見(jiàn)仁見(jiàn)智,但不應(yīng)是影響售價(jià)的關(guān)鍵因素。 MSB功能中有模擬視頻“直接錄像”,甚至進(jìn)階到高端機(jī)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(chǔ)卡(或U盤(pán))或連接數(shù)字相機(jī),搭配作數(shù)據(jù)庫(kù)與照片瀏覽器豈不更加是一臺(tái)超功能移動(dòng)伴侶設(shè)備,這就是前述整合技術(shù)五花八門(mén)的原因。
參考文獻(xiàn):
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[4]. ADV7179 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/ADV7179_125229.html.
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[6]. GL811E datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/GL811E_354982.html.
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