引言

近年來，數字音頻廣播(Digital Audio Broadcasting，DAB)憑借其音質好，靈敏度高，頻譜利用率高等諸多優(yōu)點引起了國際通信廣播行業(yè)的關注，并取得了飛速的進展。廣電總局于2006年6月推出的《30~3000 MHz地面數字音頻廣播系統(tǒng)技術規(guī)范》，不僅使DAB在我國有了標準的支持，更對DAB在全國的普及產生了重大而積極的影響。考慮到便攜式MP3播放器在當今社會的普及程度與消費者對其的依賴性，在DAB接收機中融合MP3解碼功能對消費市場的開拓是很必要的。本文在不改動一款DAB接收整機原有性能的基礎上，提出了一種適當加入MP3解碼功能的可行性方案。

1 系統(tǒng)總體結構

1.1 DAB接收系統(tǒng)結構

圖1 DAB接收系統(tǒng)結構框圖

DAB接收系統(tǒng)是基于重慶郵電大學微電子重點實驗室自主研發(fā)的一款名為ID200的基帶解碼芯片設計而成。

其結構框圖如圖1所示。ID200具有面積較小、功耗極低等特性。MCU采用Atmel公司推出的AT91SAM7S64微處理器，該芯片具有64 KB片內高速Flash存儲器、32個可編程的復用I/O、SPI和TWI等豐富的內部集成資源，性價比較高。該接收系統(tǒng)的靈敏度在3波段與L波段能達到-97 dBm以上。MPEG L2音源解碼，支持48 kHz和24 kHz采樣頻率，自動識別聲道模式，支持單通道、雙通道、立體聲。

1.2 主要器件選擇

考慮到DAB接收機的基帶解碼芯片尚未加入MP3解碼功能，以及生產成本、單片機速率、芯片成熟度等因素，采用了ST公司的STA013解碼芯片。該芯片具有以下特點：支持MPEG1、MPEG2與MPEG2.5格式解碼；支持立體聲、雙聲道、單聲道解碼；支持8~320 kbps的壓縮速率；串行位流輸入和PCM輸出接口，支持I2C總線；低功耗消耗，24 V時為85 mW；10 MHz、1431818 MHz、147456 MHz的外部輸入時鐘，或內嵌工業(yè)標準XTAL晶振，以滿足不同頻率需求。

由于STA013沒有DAC和耳機功放的功能，需選用DAC芯片，這里選用Maxim公司的MAX9850芯片。該芯片是一款低功耗、高性能的立體聲音頻DAC，集成了直接驅動耳機放大器，允許放大器輸出直接驅動耳機，無需大量隔直電容，可節(jié)約成本和布線空間，同時還提供了I2C總線和PCM輸出接口。

考慮到便攜式整機的開發(fā)與存儲器的普及程度，本方案選用MicroSD卡作為音頻數據存儲單元。MicroSD卡體積超小，卻擁有著傳輸速度高、移動靈活性強、安全可靠的諸多優(yōu)勢，可以運用于各類的數碼產品，不浪費產品內部設計的空間。同時，它采用FAT16/32文件系統(tǒng)，且提供了SPI接口，便于消費者文件下載與管理。

2 方案原理與設計思路

2.1 方案原理

DAB接收機中融合MP3解碼功能的方案如圖2所示。這里主要介紹與MP3解碼相關的部分。AT91SAM7S64微處理器利用SPI接口的片選線，最多能與4個從屬設備進行通信。該系統(tǒng)中MCU的4根SPI片選線分別選中ID200、MicroSD卡、STA013以及液晶顯示模塊。RF芯片和ADC分別選用Maxim公司的MAX2170和MAX1191。MCU通過SPI總線將存在SD卡中的音頻數據讀取到MCU內的緩沖器中，然后再通過SPI總線將數據發(fā)送到STA013中進行音頻解碼，解碼后的音頻數據流能通過PCM輸出接口送入MAX9850，經過D/A轉換和耳機功放，最終由耳機輸出。

圖2 DAB結合MP3解碼功能的系統(tǒng)方案

STA013主要是靠I2C總線來傳輸控制信息，串行數據線接收音頻數據?？梢詫⒂蒘DI、SCKR、DATA_REQ三個引腳組成的串行數據線，看成是一個只有SIMO（從機輸入主機輸出）沒有SOMI（從機輸出主機輸入）的SPI總線。當DATA_REQ置高時，將MCU緩沖器中的數據以盡可能快的速度通過SDI引腳輸入STA013，利用SCKR為解碼芯片提供串行時鐘。當STA013的緩沖區(qū)快溢出時將DATA_REQ置低，數據停止傳輸。MCU的I2C總線與STA013的I2C接口相連，利用其傳輸命令、初始化解碼芯片及控制解碼進程。

2.2 設計思路

圖3 MP3解碼系統(tǒng)結構框圖

MP3解碼系統(tǒng)中各模塊的連接如圖3所示。SD存儲卡系統(tǒng)定義了SD和SPI兩種通信協議，應用時可以選擇其中一種模式。由于本方案中采用的AT91SAM7S64沒有提供硬件的SD總線接口，但提供了SPI總線接口，為了避免用軟件方式將I/O口模擬為SD總線接口，這里選用SPI總線模式進行Micro SD卡與MCU之間的命令和數據通信。SD卡上電時總是處于SD模式下，如果系統(tǒng)想使用SPI模式進行通信，可以在SD卡發(fā)送復位命令CMD0期間，將主控片選（SD_CSN）信號置低，從而進入SPI模式。通過掉電再上電，能夠使SD卡系統(tǒng)重新回到SD模式。Micro SD卡是按簇存儲的，一簇中又有32個扇區(qū)，每個扇區(qū)可存放512個字節(jié)的數據。由于SD卡、STA013和液晶都是通過SPI總線與MCU進行通信，所以要處理好總線通信的時序問題。在SD卡初始化時打開的SPI總線，需要在獲取卡信息后關閉，然后打開LCD的SPI接口；在MP3節(jié)目播放時，需要關閉LCD的SPI，打開STA013的SPI總線。

STA013解碼芯片有3個重要的接口，分別是串行輸入接口、I2C接口以及PCM輸出接口。串行輸入接口的SDI、SCKR分別與MCU的SPI總線中的SIMO、SPICLK相連，由DATA_REQ向MCU提供中斷信號。PCM輸出接口與DAC的I2S接口相連，MCU通過I2C總線接口對MCU和DAC進行控制。在初始化STA013芯片時，必須先通過I2C總線接口寫入由ST公司提供的配置文件。