基于 AMD Alchemy Au1200嵌入式處理器的媒體播放器設(shè)計(jì)

便攜式媒體播放器（portable media player，pmp）是目前半導(dǎo)體供應(yīng)商討論的一個(gè)熱點(diǎn)話題。pmp是一種以播放多媒體文件為核心功能的消費(fèi)類娛樂(lè)產(chǎn)品，其中的多媒體文件包括音頻、視頻、flash動(dòng)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(dòng)態(tài)圖像專家組（moving pictures experts group，mpeg）開發(fā)的，在1999年初正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，mpeg4是目前最先進(jìn)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(shì)，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(lè)成為可能。

mp3播放器很好地滿足了人們隨時(shí)隨地對(duì)聽(tīng)覺(jué)娛樂(lè)的需求，但隨著大眾對(duì)娛樂(lè)需求的提升，全方位的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)享受自然會(huì)更受到人們的期待，現(xiàn)階段雖已有部分的手機(jī)、pda不僅可以提供音樂(lè)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(chǔ)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(chǎng)機(jī)遇帶動(dòng)下，pmp的概念便應(yīng)運(yùn)而生，另外，數(shù)字相機(jī)與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的普及，也推動(dòng)了具有影像儲(chǔ)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（texas instrument）的dm320 dsp＋arm處理器方案；飛思卡爾（freescal）的i.mx31，i.mx31l方案；凌陽(yáng)科技（sunplus）的spca536方案；飛利浦（philips）的pnx0190e方案。

2 基于au1200的pmp實(shí)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(jì)的處理器alchemy au1200，在分析研究該芯片相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的便攜式媒體播放器（pmp）設(shè)計(jì)方案，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

該設(shè)計(jì)方案是一個(gè)低功耗、高性能的系統(tǒng)解決方案，旨在使消費(fèi)者在路途中不間斷地享受高質(zhì)量的視頻娛樂(lè)。主處理器 au1200針對(duì)pmp應(yīng)用進(jìn)行了專門的優(yōu)化，從而使本設(shè)計(jì)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(jī)傳輸視頻內(nèi)容的能力，可擴(kuò)展的dvd視頻質(zhì)量，在內(nèi)容被傳輸?shù)絧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(kuò)展到更大面積的屏幕（1024×768）；更長(zhǎng)的電池使用壽命。

2.2 基于au1200的pmp方案具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本方案由主處理器、內(nèi)存、啟動(dòng) rom、主存儲(chǔ)器、音頻codec、lcd屏、外圍擴(kuò)展接口、鍵盤、電源等部分組成。

主處理器為amd的alchemy au1200，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(dòng)，集成媒體加速引擎（media acceleration engine，mae）不需要外部dsp而實(shí)現(xiàn)視頻文件的直接解碼播放，從而可以簡(jiǎn)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windows ce5.0，linux 2.6。

系統(tǒng)內(nèi)存選用美光的ddr266 sdram，型號(hào)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1 066mb/s，與au1200的內(nèi)存控制器直接相連。

啟動(dòng) rom為nor型flash存儲(chǔ)器，型號(hào)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(hào)來(lái)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(méi)有配置硬盤作為主存儲(chǔ)器，而是選用 nand型flash存儲(chǔ)器，型號(hào)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(guò)sd卡來(lái)擴(kuò)充主存儲(chǔ)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(guò)iis接口與au1200相連。自帶獨(dú)立的放大器，可直接驅(qū)動(dòng)16ω或32ω的耳機(jī)。

兩個(gè)usb接口分別配置成host和device模式，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。由于usb配置成host控制器時(shí)需要提供＋5v，500ma的電源，故使用一顆mc34063通過(guò)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(guò)設(shè)置電流檢測(cè)電阻的大小將最大電流限制于500ma。

本設(shè)計(jì)的按鍵由控制鍵和方向?qū)Ш芥I構(gòu)成。每個(gè)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(dòng)作檢測(cè)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digital 8b rgb，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(jì)中的電源由一片鋰電池提供。為降低系統(tǒng)功耗以延長(zhǎng) pmp的播放時(shí)間，對(duì)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(shí)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(shí)降低了主處理器au1200自身?yè)p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(shí)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(dòng)，首先加載 3.3v和2.5v電壓，處理器此時(shí)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(guò)程，此過(guò)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(shì)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(jiǎn)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(shì)提升了au1200在pmp方案領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)力，帶來(lái)了廣闊的發(fā)展前景和潛在市場(chǎng)，比會(huì)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。

3 未來(lái)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(kuò)展諸如視頻錄制、攝像/照相、數(shù)碼相冊(cè)、收音機(jī)、電子書、游戲、上網(wǎng)等豐富的功能，成為一種綜合多種娛樂(lè)方式便攜式設(shè)備，關(guān)于pmp的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）未來(lái)pmp將會(huì)增加硬件編碼功能，配合攝像頭，pmp將實(shí)現(xiàn)拍照和攝像功能；配合tv接收模塊，可以實(shí)現(xiàn)將tv節(jié)目存儲(chǔ)于pmp之上。

（2）增加聯(lián)網(wǎng)功能。下一代的pmp將集成無(wú)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(diǎn)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?yàn)樵絹?lái)越多的家庭將會(huì)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。