從PNX0161看手持設(shè)備USB接口芯片的設(shè)計(jì)

出于競爭和差異化的需要，不少手持設(shè)備采用了非標(biāo)準(zhǔn)的USB接口設(shè)計(jì)，比如手機(jī)。但這并不影響包括手機(jī)在內(nèi)的手持設(shè)備系統(tǒng)越來越多的集成USB功能，至少，在無線空中接口技術(shù)成熟普及之前，手持設(shè)備最為便捷的資源獲取方式依然是USB方式，顯然，這為USB芯片應(yīng)用開拓了更多的市場。

前不久，NXP推出了一款全速USB 2.0數(shù)字音頻解決方案PNX0161，利用USB2.0標(biāo)準(zhǔn)將主音頻流功能轉(zhuǎn)移到主設(shè)備的USB連接器上，以推進(jìn)便攜式消費(fèi)產(chǎn)品USB2.0標(biāo)準(zhǔn)化。NXP半導(dǎo)體中國區(qū)個(gè)人移動(dòng)部門銷售經(jīng)理 Herbert Lee將PNX0161總結(jié)為小型的(7mm×7mm)、超低功耗高速USB2.0單芯片解決方案，提供立體聲回放和錄音以及FM收音機(jī)功能。

芯片特點(diǎn)：豐富的功能集成

PNX0161最大的特點(diǎn)在于它包括音效處理在內(nèi)的豐富集成。PNX0161的I /O控制采用了成本比較合算的可編程ARM7 TDMI內(nèi)核，內(nèi)置了由USB總線提供電力的DC/DC轉(zhuǎn)換器。這種解決方案與USB規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)完全相符，可以在任何USB主機(jī)或OTG設(shè)備上即插即用，并支持USB音頻和人機(jī)接口類設(shè)備(HID) 。

PNX0161內(nèi)建了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軟件——Audio Device Class和Human InteRFace Device，前者負(fù)責(zé)USB音樂傳輸驅(qū)動(dòng)，后者負(fù)責(zé)周邊I/O接口的驅(qū)動(dòng)。在音效設(shè)計(jì)上，它支持可編程Flash或ROM兩種版本，前者通過內(nèi)置的 DSP軟件，系統(tǒng)制造商能夠?qū)馄鬟M(jìn)行預(yù)設(shè)，消除回音，從而得到良好的音質(zhì)和多種音效模式，而一旦確定好模式，在產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)就可以替換成低成本的 ROM。

功耗問題是為耳機(jī)提供數(shù)字音頻遇到的最大挑戰(zhàn)，Herbert Lee認(rèn)為，PNX0161是目前首款能夠有效解決這一問題的方案。由于內(nèi)置了電源管理功能和智能電源控制，PNX0161回放模式只需極小電量，在5V 電壓時(shí)耗電量僅為10 mA；同時(shí)，PNX0161內(nèi)置了24位DAC和ADC轉(zhuǎn)換模塊，考慮到直接連接數(shù)字耳機(jī)的應(yīng)用，還內(nèi)置了Class AB放大器。在一個(gè)以音頻處理為特點(diǎn)的芯片中，如果內(nèi)建電源管理和放大器，那么噪音抑制將成為首要解決的問題。PNX0161采用了低噪音放大器（LNA）+可編程增益放大器（PGA）設(shè)計(jì)，有效抑制了噪音，當(dāng)然，NXP也提供“可選軟件”的方式來處理噪音。

產(chǎn)品定義：創(chuàng)新整合和增值

盡管PNX0161集成了豐富的功能，但這些功能似乎并沒有超越那些高端手持設(shè)備中系統(tǒng)芯片賦予的功能，如何理解NXP這款芯片的定義呢？是替代現(xiàn)有產(chǎn)品、規(guī)范統(tǒng)一的接口還是為現(xiàn)有系統(tǒng)增加一個(gè)增值的選擇？

Herbert Lee表示，PNX0161是一個(gè)創(chuàng)新概念主導(dǎo)的產(chǎn)品，最初是希望用USB規(guī)格統(tǒng)一現(xiàn)有手持設(shè)備的多種接口。在這一基礎(chǔ)上采用低功耗設(shè)計(jì)使之更適用于手持設(shè)備，它的定義在于整合了音效處理模塊的針對(duì)手持設(shè)備的USB芯片。強(qiáng)調(diào)USB規(guī)格，是因?yàn)樗仁莻鬏斀涌谝部梢允浅潆娊涌凇Ｄ壳?，手機(jī)有很多接口，例如充電、USB、讀卡等等接口。NXP希望整合多個(gè)接口為單一接口，USB是現(xiàn)有的PC或NB設(shè)備資源的成熟接口，最適合作為統(tǒng)一接口來整合現(xiàn)有設(shè)備接口。而且一個(gè)統(tǒng)一的接口可以讓手持設(shè)備更加輕薄短小。

Herbert Lee同時(shí)表示，雖然，目前一些高端設(shè)備比如智能手機(jī)都有同樣的功能實(shí)現(xiàn)，但其成本較高，像音樂手機(jī)要通過一個(gè)協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)音頻的功能，而且?guī)缀跛械谋銛y式系統(tǒng)供應(yīng)商在其產(chǎn)品規(guī)劃中都在強(qiáng)調(diào)加大USB的應(yīng)用，In-Stat的最新的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，到2011年，高速USB將作為便攜產(chǎn)品上的本地接口而統(tǒng)領(lǐng)市場，市場對(duì)這種產(chǎn)品的需求將達(dá)27億部，復(fù)合年增長率為24.4%。NXP相信，PNX0161在滿足這一趨勢(shì)的同時(shí)降低了實(shí)現(xiàn)成本。