便攜式多媒體播放器設(shè)計(jì)在硬軟件方面的注意事項(xiàng)

圖1：PMP的系統(tǒng)架構(gòu) 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201706/348625.htm

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架之前，首先需要確認(rèn)播放器的具體功能。目前比較常見的功能包括：MPEG4播放、電視節(jié)目錄制、MP3/WMA音頻播放、錄音、圖片顯示、游戲和存儲功能（HDD/CF/SD）等。根據(jù)這些功能，圖1給出了一個(gè)參考的系統(tǒng)架構(gòu)，主要由五部分組成：主處理模塊、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊、音頻輸入輸出模塊、電源模塊和存儲模塊。

作為主處理模塊，DM270是整個(gè)系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的其它模塊都由它來協(xié)調(diào)和控制。DM270支持的多種多媒體的格式，包括視頻(MPEG1/2/4等)、圖像(JPEG/BMP等)和音頻(MP3/WMA等)。

視頻輸入模塊的核心芯片是TVP5150A。它是一款低功耗小體積的視頻解碼器，可以將NTSC、PAL及SECAM視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字分量視頻信號。視頻輸出模塊由LCD和電視輸出組成。目前市面上采用2.5寸到3.6寸的LCD模塊，也不乏有采用7寸大屏幕。同時(shí)可以加上觸摸屏的功能，只要使用觸摸屏控制器，就能方便的實(shí)現(xiàn)。

音頻輸入輸出模塊由音頻codec和DM270的McBSP共同完成。可以根據(jù)需要選擇單聲道、雙聲道、DAC或者ADC+DAC的芯片。如果同時(shí)需要觸摸屏控制器和音頻codec，還可以選用集成觸摸屏控制器和音頻codec的產(chǎn)品，可以減小芯片體積，同時(shí)降低成本。

電源模塊需要根據(jù)系統(tǒng)電源的需要來選擇。圖1系統(tǒng)中的電源較為簡單，可以使用像TPS6501x這樣的集成電源模塊，能為電池提供AC或者USB充電，并且可為系統(tǒng)提供多路電源輸出。存儲模塊可以采用硬盤或各種存儲卡。

硬件設(shè)計(jì)建議

平臺的可擴(kuò)展性是選擇主處理芯片的一個(gè)重要考量點(diǎn)。DM270是可編程的芯片，具有豐富的外設(shè)，有利于適應(yīng)處于動(dòng)態(tài)變化的市場的需要。除了PMP以外，CCD控制器使得DM270可以應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)，靈活的主機(jī)接口也使得DM270可以作為多媒體協(xié)處理器應(yīng)用于多媒體手機(jī)等等。

功耗是便攜式多媒體播放器一個(gè)敏感的問題，所以在選擇芯片的時(shí)候就需要考慮到這一點(diǎn)。選擇低功耗的芯片是最簡單，也是最有效的方法，當(dāng)然需要與成本進(jìn)行權(quán)衡。例如選擇mobile SDRAM代替普通的SDRAM，或者選擇有節(jié)能模式的芯片，如DM270。

芯片的體積，集成度，成本也是選型時(shí)不容忽視的要點(diǎn)。DM270就是即節(jié)約體積又節(jié)約本的好例子。DM270集成了模擬視頻編碼器，需要輸出到電視的功能時(shí)，就節(jié)約了一顆視頻編碼芯片；DM270可以完成MPEG4的編解碼，就不需要在額外增加MPEG4的編碼芯片。

在設(shè)計(jì)PMP時(shí)，還要周密考慮下面幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)。首先是電源部分。電源是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的根源。在設(shè)計(jì)時(shí)很容易考慮到電池單獨(dú)供電的情況，但往往忽略了可能出現(xiàn)外部電源AC單獨(dú)供電的情況。在這種情況下，如何設(shè)計(jì)不合理，很可能出現(xiàn)電源無輸出的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。還需要注意的是電池在充電時(shí)，系統(tǒng)的供電回路的狀態(tài)。要保證在各種可能情況下，系統(tǒng)電源的穩(wěn)定性。

其次是電視輸出部分，需要考慮輸出阻抗的匹配問題。第三是LCD模塊接口部分。DCLK對于LCD模塊是一個(gè)很重要的時(shí)鐘信號。如果頻率過低，會(huì)導(dǎo)致屏幕顯示抖動(dòng)。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到這一點(diǎn)。

第四需要注意硬盤防震。硬盤防震可以分為被動(dòng)型和主動(dòng)型兩種。被動(dòng)型硬盤防震利用純機(jī)械原理，采取吸收震動(dòng)能量方式來減輕硬盤傷害的可能性，例如防震氣墊。主動(dòng)型硬盤防震，可使用加速度傳感器。當(dāng)傳感器監(jiān)測到播放器掉落時(shí)，系統(tǒng)主動(dòng)采取措施對硬盤進(jìn)行保護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失。

軟件設(shè)計(jì)及建議

PMP的軟件框架如圖2所示?？蛻艨梢愿鶕?jù)產(chǎn)品的開發(fā)計(jì)劃、研發(fā)能力等，選擇不同層次的軟件的開發(fā)或者利用第三方的支持。

驅(qū)動(dòng)層是和硬件最相關(guān)的軟件，包括硬件的驅(qū)動(dòng)程序和API接口，它主要用于完成對硬件設(shè)備的操作。

圖2 ：PMP的軟件框架

算法庫建議采用第三方的軟件。因?yàn)榫帉懰惴ㄐ枰度氪罅康娜肆臀锪?，而且開發(fā)周期長。利用第三方的軟件可以縮短開發(fā)周期。TI擁有龐大的第三方網(wǎng)絡(luò)，可以為客戶提供針對不同應(yīng)用的算法。同時(shí)TI建議的算法接口標(biāo)準(zhǔn)XDAIS已成為事實(shí)上的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同TI建議的軟件參考框架使得客戶在集成上時(shí)間花費(fèi)最少。

PMP可以沒有操作系統(tǒng)，這時(shí)需要注意的就是要建立自己的文件系統(tǒng)，對文件進(jìn)行管理。使用操作系統(tǒng)，在選擇時(shí)需要對可移植性、可擴(kuò)充性、內(nèi)核大小和成本等進(jìn)行權(quán)衡。內(nèi)核較小的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)占用資源較少，但集成新的外設(shè)時(shí)就需要寫驅(qū)動(dòng)。像uClinux這樣的操作系統(tǒng)，集成了較多外設(shè)，網(wǎng)上資源豐富，但占用的系統(tǒng)資源較多，對性能有一定的影響。

盡管使用操作系統(tǒng)會(huì)消耗一定的系統(tǒng)資源，但它其實(shí)也有很多好處。比如操作系統(tǒng)經(jīng)過多年的開發(fā)和應(yīng)用，穩(wěn)定性較好。操作系統(tǒng)內(nèi)嵌了文件管理、線程調(diào)度、內(nèi)存管理等機(jī)制，也增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應(yīng)用軟件的開發(fā)與平臺無關(guān)，方便了軟件的開發(fā)，也利于軟件的移植。一些流行的操作系統(tǒng)有很多現(xiàn)成的代碼可以參考和移植，這也大大減少了開發(fā)的難度和節(jié)約了開發(fā)的時(shí)間。而且操作系統(tǒng)還可以根據(jù)需要進(jìn)行裁減，以最少的資源來滿足系統(tǒng)的需要。

應(yīng)用層是設(shè)計(jì)者最能發(fā)揮特長，也是突出產(chǎn)品的獨(dú)特之處、增加產(chǎn)品的附加值的地方。ARCHOS的PMA400就是一個(gè)很好的例子。它為最終用戶提供的軟件平臺，讓用戶可以開發(fā)基于PMA400的應(yīng)用軟件。

功耗除了在硬件設(shè)計(jì)中需要考慮，而且也是在軟件設(shè)計(jì)中需要攻克的難題。硬件設(shè)計(jì)好以后，一般來說功耗就定下來了，但是利用芯片的可編程性就可以盡可能的減小系統(tǒng)的功耗，在提供最佳效果的同時(shí)，利用軟件調(diào)節(jié)獲得最長的待機(jī)和播放時(shí)間。方法之一是在待機(jī)時(shí)讓芯片進(jìn)入低功耗模式。DM270除了有低功耗模式外，還可利用軟件關(guān)閉不使用的內(nèi)部模塊，從而達(dá)到省電的效果。并且可以動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)主頻，在處理較簡單事務(wù)時(shí)，降低頻率進(jìn)行省電。硬盤和LCD屏是PMP的用電大戶。對于硬盤，正常工作時(shí)的電流有幾百毫安，所以通常是將硬盤上的數(shù)據(jù)復(fù)制到SDRAM上，盡可能的減少硬盤工作的時(shí)間。

結(jié)束語

目前便攜式多媒體播放器的市場還處于一個(gè)緩慢上升的階段，相信隨著MPEG4格式的流行，解決了內(nèi)容這個(gè)問題，加上系統(tǒng)整體成本的降低、播放時(shí)間的延長、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，便攜式多媒體播放器一定有一個(gè)輝煌的明天。

TMS320DM270介紹

TI的DM270芯片是一款高集成度的雙核結(jié)構(gòu)的SoC產(chǎn)品，集成了RISC處理核ARM7，以及TI的54系列DSP核。ARM作為的芯片的控制核心，控制絕大部分的外設(shè)，處理除多媒體算法以外的工作。54系列DSP核具有低功耗的特點(diǎn)，作為協(xié)處理器參與視頻、圖像和音頻處理。為了提高處理視頻的能力，DM270集成了硬件圖像加速器(IMX)，并將在視頻算法中經(jīng)常使用的變長編解碼(VLC/D)用硬件實(shí)現(xiàn)。這就使得DM270可以實(shí)現(xiàn)VGA分辨率(640*480)，每秒30幀的MPEG4視頻。

DM270的外設(shè)功能包括：

CCD控制器除了可以和百萬像數(shù)的CCD/CMOS模塊連接以外，也可以與視頻解碼芯片TVP5150A無縫連接。

DM270提供了硬件的3A統(tǒng)計(jì)。3A也就自動(dòng)曝光，自動(dòng)對焦，自動(dòng)白平衡。獲得這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，就可以對閃光燈、鏡頭、圖像數(shù)據(jù)等進(jìn)行調(diào)整，從而獲得較好的照片效果。

預(yù)覽引擎可以提供實(shí)時(shí)的圖像預(yù)覽顯示和縮放，而不用經(jīng)過DSP的處理。

OSD (on-screen-display)屏顯模塊，能很容易實(shí)現(xiàn)菜單和圖標(biāo)。

內(nèi)置模擬NTSC/PAL視頻輸出，可以將圖像或視頻方便的輸出到電視上。

靈活的LCD接口，支持眾多公司的LCD模塊，比如SONY、SHARP、AUO、CASIO、Epson，等。

多種存儲卡接口，可以支持市面上流行的存儲卡，例如CF、SM、SD、MMC、MS。

DM270還擁有許多通用接口，例如I2C, UART, SPI等等，有利于和其它器件的連接和配合。

作者：孟海燕

技術(shù)應(yīng)用工程師

德州儀器