新型MP3解碼芯片VS1001K及其應用
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關鍵詞：MP3 編碼 播放器 VS1001K
１ 引言
目前，ＩＮＴＥＲＮＥＴ網上和便攜式播放器所使用的ＭＰ３音頻數據壓縮方法已經成為一種公認的行業標準了。這種方法以其壓縮率高、音質好而迅速風靡全世界。但實際上，許多ＭＰ３播放器的核心就是一片ＭＰ３音頻解碼芯片。ＶＳ１００１Ｋ是芬蘭ＶＬＳＩ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ公司推出的新型ＭＰ３解碼芯片。該芯片內含高質量的立體聲數模轉換器（ＤＡＣ）和耳機驅動電路，它支持ＰＣＭ數據輸入，同時具有體積小、功耗低、接口簡單、價格便宜等優點。因而有望成為新型ＭＰ３解碼器的首選芯片。
２ ＶＳ１００１Ｋ的功能結構
２．１ ＶＳ１００１Ｋ的引腳功能
ＶＳ１００１Ｋ具有兩種封裝形式：分別為２８腳ＳＯＩＣ雙列式和４９腳ＢＧＡ球柵陣列式。圖１給出了２８腳ＳＯＩＣ封裝的引腳排列圖。各引腳的具體功能說明如表１所列。
表1 VS1001K的引腳功能
| 引腳號 | 引腳名稱 | 功 能 |
| 1 | DREQ | 數據請求端口 |
| 2 | DCLK | SDI時鐘信號輸入端 |
| 3 | SDATA | SDI數據輸入端 |
| 4 | BSYNC | 字節同步信號端 |
| 5，9，28 | DVDD | 數字電源 |
| 6，10，27 | DGND | 數字地 |
| 7 | XTALO | 時鐘信號輸出 |
| 8 | XTALI | 時鐘信號輸入 |
| 11 | XCS | 片選，低電平有效 |
| 12 | SCLK | SCI時鐘輸入端 |
| 13 | SI | SCI數據輸入端 |
| 14 | SO | SCI數據輸出端 |
| 15～17 | TEST0 | 備用測試端口 |
| 18，21，25 | AGND | 模擬地 |
| 19，23 | AVDD | 模擬電源 |
| 20 | RIGHT | 右聲道音頻輸出 |
| 22 | RCAP | 外接電容接入端 |
| 24 | LEFT | 左聲道音頻輸出 |
| 26 | XRESET | 電路復位端，低電平有效 |
表2 SCI寄存器功能
| 寄存器名 | 地 址 | 類 型 | 功 能 |
| MODE | 0x00 | RW | 用于控制VS1001K的操作 |
| STATUS | 0x01 | RW | 當前VS1001K的狀態信息 |
| INT_FCTLH | 0x02 | - | 內部寄存器，一般不用 |
| CLOCKF | 0x03 | RW | 控制時鐘頻率和倍頻器 |
| DECODE_TIME | 0x04 | R | 確定解碼時間（單位為秒） |
| AUDATA | 0x05 | R | 聲音數據 |
| WRAM | 0x06 | W | 用于向程序RAM寫入用戶程序 |
| WRAMADDR | 0x07 | W | 為WRAM操作設置基地址 |
| HDAT0 | 0x08 | R | 讀取MP3表頭數據 |
| HDAT1 | 0x09 | R | 讀取MP3表頭數據 |
| A1ADDR | 0x0A | RW | 確定用戶應用程序的開始地址 |
| VOL | 0x0B | RW | 用于音量控制，高、低字節分別為左、右聲道。音量取值范圍為0～FF，0位最大，FF為最小 |
| RESERVED | 0x0C | - | 保留 |
| A1CTRL[0] | 0x0D | RW | 用于控制用戶應用程序 |
| A1CTRL[1] | 0x0E | RW | 用于控制用戶應用程序 |
２．２ ＶＳ１００１Ｋ的內部結構
ＶＳ１００１Ｋ解碼芯片內部集成有ＶＳ ＤＳＰ處理器，同時它還集成有立體聲音頻ＤＡＣ、立體聲耳機放大驅動器、以及程序ＲＯＭ和程序ＲＡＭ等，此外，ＶＳ１００１Ｋ還帶有串行的數據接口和控制接口。圖２是ＶＳ１００１Ｋ的內部結構原理框圖。
３ ＶＳ１００１Ｋ的工作原理
ＶＳ１００１Ｋ主要通過兩個串行接口ＳＣＩ和ＳＤＩ來接收外部微處理器傳送來控制命令和ＭＰ３數據。其中ＳＣＩ用于接收外部微處理器傳送來控制命令，ＳＤＩ用來接收外部微處理器傳送的ＭＰ３數據。
３．１ ＳＣＩ控制接口
對ＶＳ１００１Ｋ的控制主要是通過對ＳＣＩ中的１５個１６位寄存器進行操作來實現的。表２所列是ＳＣＩ的１５個１６位寄存器的名稱、地址、類型和功能說明。實際上，對ＶＳ１００１Ｋ的主要操作都是通過ＭＯＤＥ寄存器來完成的，表３給出了ＭＯＤＥ寄存器各位的操作功能說明。
表3 MODE寄存器的操作方法
| 位 | 名 稱 | 功 能 | 操作說明 |
| 0 | SM_DIFF | 差分輸出控制 | 0為正常，1為左聲道反相 |
| 1 | SM_FFWD | 快進 | 0為正常快速度，1為快進 |
| 2 | SM_RESET | 軟件復位 | 0時不復位，1時復位 |
| 3 | SM_MP12 | 是否解碼MP1和2 | 0為只解MP3，1時解碼MP1/2/3 |
| 4 | SM_PDOWN | 掉電控制 | 0為上電，1為掉電 |
| 5 | SM_DAC | 數模轉換模式控制 | 0為一般MPEG解碼，1為PCM解碼 |
| 6 | SM_DACMONO | 立體聲數模轉換控制 | 0為立體聲，1為單聲道 |
| 7 | SM_BASS | 高/低音增強器 | 0為關，1為開 |
| 8 | SM_DACT | DCLK觸發沿 | 0為從MSB開始，1為從LSB開始 |
| 9 | SM_BYTEORD | 字節傳送順序 | 0為上升沿，1為降沿 |
| 10 | SM_IBMODE | 工作模式 | 0為從模式，1為主模式 |
| 11 | SM_IBCLK | VS1001K在主模式工作時，用于DCLK頻率設置 | 0時選512kHz，1時選1024kHz |
ＳＣＩ和外部微處理器的通訊協議包括指令字節、地址字節和１６位字三部分。其中指令字節取０Ｘ０３時為讀寄存器，取０Ｘ０２時為寫寄存器；地址字節的主要用途是確定地址寄存器的地址，其范圍為０Ｘ００～０Ｘ０Ｅ．而１６位字則用于指向指定寄存器寫入或讀出的值。圖３所示是ＳＣＩ寄存器的讀寫操作時序。
３．２ ＳＤＩ數據接口
當外部微處理器通過ＳＤＩ接口向ＶＳ１００１Ｋ傳送ＭＰ３數據時，在ＭＯＤＥ寄存器的不同設定下，ＳＤＩ可工作在主、從兩種模式。
當ＳＤＩ在主模式下工作時，其ＤＣＬＫ信號由ＶＳ１００１Ｋ內部產生（具體是５１２ｋＨｚ還是１０２４ｋＨｚ由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＩＢＣＬＫ位決定），而當ＳＤＩ工作在從模式時，ＤＣＬＫ由外部輸入。
ＳＤＩ通常以字節為單位來進行數據傳送，并在ＤＣＬＫ的上升沿或下降沿（具體由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ＿ＤＡＣＴ位決定）將ＳＤＡＴＡ數據信號輸入。數據傳送時采用高位在前還是低位在前是由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＤＡＣＴ位來決定的。ＳＤＩ采用ＢＳＹＮＣ信號來確保數據傳送時不出現錯位的情況。
圖3、圖4
當ＳＤＩ在從模式下接收數據時，如果片內ＦＩＦＯ還有足夠的空間，ＶＳ１００１Ｋ會發出一個高電平ＤＲＥＱ數據請求信號，以表示可以接收至少３２個字節的ＭＰ３數據。
４ ＶＳ１００１Ｋ的應用
圖４是ＶＳ１００１Ｋ通過ＳＤＩ和ＳＣＩ接口與外部微處理器進行連接的應用電路。從圖中可見，由于ＶＳ１００１Ｋ解碼器在其芯片內部已經集成了數模轉換器和耳機音頻驅動電路，因而其外圍電路十分簡單。實際上，圖４電路已經對ＶＳ１００１Ｋ與微處理器的接口電路進行了優化。
關于讀寫ＳＣＩ的寄存器或向ＳＤＩ傳送ＭＰ３數據的軟件編程，對于不同的外部微處理器，其軟件編程可能會有所不同。但都不是很復雜。限于篇幅，本文不再贅述。
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