基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４４６的音頻系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

摘要:文章以多媒體音頻系統(tǒng)為研發(fā)背景，采用TI公司的雙核(ARM+DSP)芯片TMS320DM6446，構(gòu)建出低功耗、高性能的音頻系統(tǒng)硬件平臺(tái)。詳細(xì)介紹了TMS320DM6446平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合其特點(diǎn)，分別從電源模塊、存儲(chǔ)模塊、音頻模塊這三個(gè)方面描述了該音頻系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:數(shù)字音頻; TMS320DM6446;硬件設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，音頻處理技術(shù)也在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如通信領(lǐng)域中的手機(jī)、IP電話，消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的MP3和CD播放器以及控制領(lǐng)域中的語音識(shí)別、聲控系統(tǒng)等。結(jié)合DSP強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力和ARM處理器良好的實(shí)時(shí)性能， 本文闡述了基于雙核構(gòu)架(ARM+DSP)芯片TMS320DM6446的音頻處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，提供了有效和實(shí)用的音頻處理系統(tǒng)方案。

1TMS320DM6446概述

DM6446處理器是由TI應(yīng)用最為廣泛的TMS320C64x DSP內(nèi)核與低功耗、高性能的ARM926EJ-S微處理器組成的雙核應(yīng)用處理器C64x系列可提供對(duì)低功耗應(yīng)用的實(shí)時(shí)多媒體處理的支持;ARM926可滿足控制和接口方面的處理需要。基于雙核結(jié)構(gòu)， DM6446具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力和極低的功耗。DM6446系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

2各模塊設(shè)計(jì)

2．1電源模塊

DM6446平臺(tái)的一大特點(diǎn)就是便攜和低功耗，這就對(duì)電源模塊的設(shè)計(jì)提出了更高要求。在本設(shè)計(jì)中，采用TI公司的TPS65010電源IC芯片，該芯片具有集成了兩個(gè)同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器(具有集成的FET)、一個(gè)用于系統(tǒng)電壓的12A轉(zhuǎn)換器，另一個(gè)用于處理器內(nèi)核的400 mA轉(zhuǎn)換器。它采用了脈沖頻率調(diào)制和脈寬調(diào)制開關(guān)技術(shù)，可在廣泛的負(fù)載電流范圍內(nèi)支持97%的峰值效率和最大效率。此外，通過提供70μA的極低靜態(tài)電流以及幾種低功耗模式，TPS65010還可以進(jìn)一步節(jié)約電池能量。TPS65010具有與I2C兼容的通信接口，支持范圍介于100 kHz和400 kHz之間的頻率，并可以輕松控制TPS65010充電時(shí)的各種操作模式、DC/DC轉(zhuǎn)換以及低壓降穩(wěn)壓參數(shù)。通過這款芯片，可以滿足板上絕大部分芯片供電需求。

2．2存儲(chǔ)模塊

FLASH MEMORY。NAND Flash主要用于存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼和數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)文件系統(tǒng)等信息。NAND和 NOR Flash相比有許多不同點(diǎn)。 NAND Flash的主要優(yōu)點(diǎn)是可集成度高，價(jià)格便宜等，但其主要缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)可靠性較低，所以需要引入ECC校驗(yàn)等措施來提高可靠性。本系統(tǒng)中NAND芯片采用容量為64MB的NANDR3A。

DDR2存儲(chǔ)器。DDR2存儲(chǔ)器是整個(gè)DM6446系統(tǒng)的緩沖中心。系統(tǒng)代碼運(yùn)行、圖像數(shù)據(jù)搬移等都要使用DDR2。本系統(tǒng)采用兩片數(shù)據(jù)寬度為16位的DDR2存儲(chǔ)器組成寬度為32位的數(shù)據(jù)總線。芯片采用Micro公司生產(chǎn)的MT47H32M16BT芯片，選型的主要原則是該芯片與很多廠商生產(chǎn)的不同容量的DDR2芯片都能實(shí)現(xiàn)管腳-管腳間的完全兼容。

DDR2存儲(chǔ)器在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都要傳輸數(shù)據(jù)，所以每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸2個(gè)字的數(shù)據(jù)。同時(shí)DDR2采用4n預(yù)取技術(shù)，也就是當(dāng)DDR2在收到DDR2讀命令時(shí)，會(huì)在內(nèi)部一次取出4個(gè)32位數(shù)。這4個(gè)32位數(shù)分兩個(gè)時(shí)鐘發(fā)送出去。對(duì)于寫操作過程正好相反。

2．3音頻模塊

語音采集、播放模塊為嵌入式視頻系統(tǒng)的必備組件。該模塊完成音頻信號(hào)的采集、播放等功能。它主要由TI生產(chǎn)的低功耗立體聲編解碼芯片TLV320AIC33組成。該芯片有多個(gè)輸入端口和多個(gè)可編程輸出端口?；诩拇嫫鞯碾娫纯刂颇K使其在48KHz DAC回路播放時(shí)系統(tǒng)功耗只有14mw。極低的功耗使其特別適合于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。

AIC33輸入端有數(shù)控立體聲麥克風(fēng)前置放大、自動(dòng)增益控制和對(duì)多路輸入混音處理等許多強(qiáng)大的功能。輸出端有4路普通輸出和3路差分輸出。同時(shí)其DAC和ADC支持8KHz到96KHz之間的多種頻率采樣。

AIC33使用多種電壓，其中模擬電壓2.7V-3.6V，數(shù)字內(nèi)核電壓1.525-1.95V，數(shù)字1/0電壓l.IV-3.6V。AIC33與DSP的音頻端接口(ASP)相連，工作模式為全雙工串行通信。

DM6446通過I2C總線對(duì)TLV320AIC33的寄存器進(jìn)行單向設(shè)置，利用I2S格式進(jìn)行雙向聲音數(shù)據(jù)的傳輸。利用可編程PLL1705數(shù)字鎖相環(huán)向AIC33 CODEC提供18. 432 MHz的時(shí)鐘，通過分頻產(chǎn)生48 kHz和8 kHz的采樣時(shí)鐘。

3 系統(tǒng)性能及應(yīng)用前景

DM6446是將目標(biāo)應(yīng)用瞄準(zhǔn)在嵌入式應(yīng)用的高集成化的通用處理器，為其配備多種外設(shè)能適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。文章給出了一套音頻系統(tǒng)的解決方案，在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了MP3的播放，如加入通信模塊，還可以實(shí)現(xiàn)IP通信。

并且由于DM6446豐富的外圍接口，還可以加入LCD液晶屏，利用Linux操作系統(tǒng)開發(fā)功能更強(qiáng)更直觀的多媒體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)娛樂、信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語言識(shí)別、圖像顯示等功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 凌樂，朱善安，基于OMAP5912的汽車電子音頻系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，電子器件，2007年第30卷第2期

[2] 王書鋒，侯義斌，黃樟欽，何東之，于敬芝，基于DM6446的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2008年第25卷第3期

[3] 葉志龍，基于TMS320DM6446的嵌入式視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[碩士學(xué)位論文]，太原：太原理工大學(xué)，2007年5月

[4] TI，TMS320DM6446 Digital Media System-on-Chip(Rev.E)，SPRS283，www.ti.com，2006

[5] TI，TLV320AIC33 Low Power Stereo Audio Codec for Portable Audio/Telephony data sheet，SLAS480，www.ti.com，2006.1