Cortex-M0的USB接口在智能手機(jī)底座音響中的應(yīng)用

ARM Cortex-M0 處理器是目前最小的 ARM 處理器。M0充分利用了ARM Thumb 技術(shù)、多級(jí)流水線(xiàn)技術(shù)、低功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)和最新的高密度硅閃存工藝，是目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的最小、能耗最低、最節(jié)能的ARM處理器。該處理能耗非常低、門(mén)數(shù)量少、代碼占用空間小，使得MCU開(kāi)發(fā)人員能夠以8位處理器的價(jià)位，獲得32位處理器的性能。芯片制造商將M0產(chǎn)品針對(duì)某些特別應(yīng)用而進(jìn)行開(kāi)發(fā)，分別有高集成32位微控制器、USB微控制器, CAN總線(xiàn)微控制器、帶USB口和CAN總線(xiàn)控制器等等，廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

隨著智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云存儲(chǔ)技術(shù)的高速發(fā)展，人們的生活也隨之改變。從信息獲取到購(gòu)物、娛樂(lè)、生活，衣食住行游購(gòu)?qiáng)薀o(wú)一不包，其中一種簡(jiǎn)單易用的底座音箱也逐漸走入人們的生活。設(shè)計(jì)一個(gè)高性?xún)r(jià)比的音箱，以M0為內(nèi)核的USB微控制器作為這類(lèi)電路系統(tǒng)主控芯片的不錯(cuò)選擇。

底座音響的音頻流程為：

以Iphone底座音響為例，音頻采用數(shù)字音頻方式傳輸可以保證音源不受外界的干擾而失真，告別傳統(tǒng)底座音箱音質(zhì)差易干擾等問(wèn)題。MCU獲取數(shù)字音頻必須通過(guò)USB，其USB 傳輸?shù)亩它c(diǎn)要求是：協(xié)議占用有3個(gè)USB端點(diǎn)，另外2個(gè)控制端點(diǎn)和2個(gè)音頻端點(diǎn)，這樣基本需要7個(gè)端點(diǎn)以上的USB接口才能滿(mǎn)足這類(lèi)方案的設(shè)計(jì)需要。而音頻解碼器是通過(guò)I2S方式來(lái)接收，這樣MCU必須同時(shí)具有I2S接口，而且還需通過(guò)I2C接口來(lái)控制。

除了音頻的傳輸，為了達(dá)到產(chǎn)品豐富的功能，可以根據(jù)人們的需要增加相應(yīng)的功能。如液晶顯示屏幕、紅外遙控板、各類(lèi)的功能按鍵等等都是人們最基本的選擇，或者設(shè)計(jì)師可以展開(kāi)豐富的想象力，將底座音箱設(shè)計(jì)成遙控的汽車(chē)模型，可愛(ài)的娃娃，威猛變形金剛… 這樣則對(duì)MCU提出更多的要求。芯片廠(chǎng)商或者已經(jīng)預(yù)料到在M0的應(yīng)用上會(huì)面對(duì)各式各樣的類(lèi)型需求。那么M0為內(nèi)核的MCU基本上都有準(zhǔn)備了豐富的外設(shè)接口。如框圖：

以上除了可運(yùn)行至72 MHz Cortex?-M0內(nèi)核, 還內(nèi)建36K/68K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器，以及12K/20K字節(jié) SRAM，4K字節(jié)用于存儲(chǔ)ISP引導(dǎo)代碼的ROM，保證系統(tǒng)的流暢運(yùn)行。

USB 2.0 全速設(shè)備控制器和收發(fā)器符合USB 2.0全速設(shè)備規(guī)范，支持控制/塊/中斷/等時(shí)傳輸類(lèi)型。USB 設(shè)備控制器共有 8 個(gè)可配置的端點(diǎn)。每個(gè)端點(diǎn)可以配置為輸入或者輸出類(lèi)型。所有的操作包括 控制傳輸、批量傳輸、 中斷傳輸 和 同步傳輸都可以支持。端點(diǎn)控制模塊還可以用來(lái)管理數(shù)據(jù)序列同步，端點(diǎn)狀態(tài)，當(dāng)前起始地址，當(dāng)前事務(wù)狀態(tài)和每個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存狀態(tài)。恰好滿(mǎn)足了底座音響 基本7個(gè)配置端點(diǎn)的需求。

I2S控制器由I2S協(xié)議與外部音頻CODEC接口組成，兩個(gè)8字節(jié)的FIFO分別用于讀與寫(xiě)通道，可以處理8～32位字大小。DMA控制器處理數(shù)據(jù)在FIFO與內(nèi)存之間的傳輸。