一款低成本AM/FM車載收音機設計

音頻信號的頻帶越寬，所包含的音頻信號分量越豐富，音質越好，動態(tài)范圍越大，信號強度的相對變化范圍越大，音響效果越好。如圖1即為幾種音頻信號動態(tài)范圍。

動態(tài)范圍=20xlog10(信號的最大強度/信號的最小強度)(dB)

由圖中可以看出，3種音頻信號的頻域動態(tài)范圍：

信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)是有用信號與噪聲之比的簡稱。噪音可分為環(huán)境噪音和設備噪音。信噪比越大，聲音質量越好。

SNR=20xlog10(有用信號的平均功率/噪聲的平均功率)(dB) (2)

PT2313L音頻處理器內部主要由四部分電路組成。其中串行總線解碼和鎖存電路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行數(shù)據(jù)的接收、解碼和鎖存，并以其控制其余三部分電路。輸入選擇器和增益控制電路(Input Selector&Gain Control)主要完成對三路音響源的選擇和對其增益的控制。音量和高響度(重低音)、低音、高音電路(Volume&Loudness、Bass、Treble)由對稱的左右兩個聲道電路組成，主要完成對音量大小、重低音、低音、高音的控制。音頻處理器，又稱為數(shù)字處理器。數(shù)字處理器就是對數(shù)字信號的處理，其內部的構普遍是由輸入部分和輸出部分組成，其中屬于音頻處理部分的功能一般如下：輸入部分一般會包括，輸入增益控制(INPU TGAIN)，輸入均衡(若干段參數(shù)均衡)調節(jié)(INPUT EQ)，輸入端延時調節(jié)(INPUT DEIAY)，輸入極性(也就是大家說的相位)轉換(input polarity)等功能。而輸出部分一般有信號輸入分配路由選擇(ROUNT)，高通濾波器(HPF)，低通濾波器(LPF)，均衡器(OUTPUTEQ)，極性(polarity)，增益(GAIN)，延時(DELAY)，限幅器啟動電平等功能。

PT2313L音頻處理器典型的音調(Typical Tone Response)頻率響應曲線如圖2所示，就音頻處理器目前的技術水平來看，完全能滿足高保真廣播的要求，使經(jīng)過加工后的聲音聽不到加工聲，也就是說，在沒有加工痕跡的情況下，仍然保留原聲音的高品質，甚至比原聲音更加悅耳、清晰、動聽。

3 AM/FM車載收音機的總體構建

基于前述主要器件的選擇考慮，本文實現(xiàn)的低端車載收音機解決方案原理框圖如圖3所示。

用來對調諧器和音效處理IC進行配置和與微控制器之間交換數(shù)據(jù)的接口主要為IIC總線接口(Inter-Integrated Circuit)。微控制器MC9S08QG8通過IIC接口(共2線)對TEF6621的內部寄存器進行讀寫操作(操作地址：讀C1H/寫0xC0H)。從而完成對TEF6621的控制和調諧操作。該接口可以讀寫調諧器的配置、狀態(tài)和控制寄存器，實現(xiàn)調諧器初始化運行配置和頻道選擇等功能。

由于IIC是一種多向控制總線，微控制器MC9S080QG8同時可以通過IIC接口對PT2313的內部寄存器進行讀寫操作(操作地址：讀89H/寫0x88H)。配置其內部串行總線解碼和鎖存電路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行數(shù)據(jù)的接收、解碼和鎖存，并控制輸入選擇器和增益控制電路(Input Selector&Gain Control)主要完成對三路音響源的選擇和控制由對稱的左右兩個聲道電路組成的音量和高響度(重低音)、

低音、高音電路(Volume&Loudness、Bass、Treble)，完成對音量大小、重低音、低音、高音的控制揚聲器衰減和靜音電路(Speaker Att、Mute)控制，可完成對送至左聲道前部、后部，以及右聲道前部、后部四路揚聲器功放電路激勵信號幅度大小的控制和關閉。同時微控制器MC9S08QG8通過一個通用I/O接口GPIO對TDA7388進行靜音控制(待機控制Standby)。

微控制器MC9S08QG8對編碼電位器進行讀取，旋轉編碼電位器具有左轉、右轉、按下三個功能。4、5腳是中間按下去的開關接線1、2、3腳一般是中間2腳接地，1、3腳上拉電阻后，當左轉、右轉旋紐時，在1、3腳就有脈沖信號輸出了。MCU通過通用I/O接口GPIO完成對1、3腳脈沖計數(shù)，編碼開關5腳接地，4腳上拉后與MCU中斷請求(IRQ)信號相連，IRQ腳會產生下降沿跳變。IRQ產生后，微控制器即刻讀取系統(tǒng)當前狀態(tài)，確定是開機初始化調諧器并打開音效和喚醒功放，還是靜音并讓功放處于待機狀態(tài)。

微控制器MC9S08QG8通過通用I/O接口GPIO完成與液晶顯示器和按鍵的連接，其中LCD數(shù)據(jù)線由MCU單獨提供(共4線)，LCD的控制線由MCU單獨提供(共3線)。

BDM程序下載和在線調試僅占用MCU的單線1線，在設計之初是必須的，但當調試下載完成后，該引線也可當作普通I/O來使用或備用。

4 硬件電路的具體設計

根據(jù)前面器件選擇和總體構建的考慮，本文完成的AM/FM車載收音機具體設計電路如圖4。其中MC9S08QG8微控制器(MCU)的大部分管腳具有多重功能，電路設計中，即以MC9S08QG8為控制核心，實現(xiàn)顯示、調諧、音頻音效、功放輸出等各種控制。

這里的AM/FM車載收音機應用原理圖分作3部分。第一部分是MC9S08QG8 MCU所需的基本連接。第二部分是TEF6621調諧器與天線接收電路，第3部分是由PT2313和TDA7388組成的音頻處理和功率放大輸出電路，第4部分是16x2 LCD和編碼電位器的人機交互電路。

汽車電池標準電壓為12/24 V，本文設計中，采用DC—DC電壓調整電路輸出1路9 V電壓和1路5 V電壓，微控制器、顯示部分及其他低壓外設部分供電為5 V數(shù)字電壓，調諧器TEF6621和音效芯片PT2313供電為9 V電壓，功放TDA7388采用汽車電池直接供電方式。MCU的時鐘電路無需外接晶振，直接使用MCU內部自帶的時鐘;圖中TEF6621調諧器、PT2313、TDA7388及它的外圍電路使用數(shù)據(jù)手冊提供的工作所需的最低硬件要求。MCU與TEF6621調諧器、PT2313的連接按照標準IIC方式連接，MCU為主機，TEF6621、PT2313為從機，由SDA、SCL信號線通過不同的從機地址對兩個器件進行基礎配置和操作，實現(xiàn)調諧與調音功能。

MCU的8K FLASH和512字節(jié)的存儲器資源對于基本收音機控制是足夠的，另外，如需在本系統(tǒng)基礎上進行進一步功能擴展，造成片內資源緊張，Freescale公司還提供了pin—to—pin兼容的MC908QG16/32等低成本升級方案。

5 結論

文中僅使用了一個Freescale MC9S08QG8低端微控制器，再加上集成單芯片AM/FM調諧器和音頻功放電路及很少的一些連接線和硬件資源，已經(jīng)具有完整具備調諧、調音及人機交互等功能的4x41W高品質低成本車載收音機，這說明車載多媒體應用并不一定總是需要高性能的微處理器和昂貴體積巨大的高保真處理音頻器件，低端微控制器和單芯片調諧處理解決方案也能夠滿足車載收音多媒體系統(tǒng)基本要求，從而降低了車載音頻解決方案的成本。同時，本文實現(xiàn)的車載收音機具有功耗低、元器件少、成本低、性能高、音效品質優(yōu)、而且功能足的特點，是針對低端車輛車載收音機應用的一種精簡解決方案。