基于USB主機和ZigBee的無線音響系統

　　1 引言

　　近幾年來，隨著嵌入式系統技術、網絡通訊技術以及家電產業的迅猛發展，信息技術正逐漸滲透到人們的生活當中，智能家居設計也漸漸進入視野。然而，現階段的智能家居設計，多采用有線設計，存在著系統結構復雜、不易改動等缺點。

　　本文設計了一種基于嵌入式USB 主機的家用無線音響系統，可以實現在不連接PC 機的情況下直接讀取U盤或mp3 中的音頻數據，并通過ZigBee 無線網絡傳輸給家庭內部各個位置上的分節點，實現家庭音響的無線播放mp3 的功能，將人們從繁雜的布線中解放出來。

　　2 系統結構

　　系統主要由嵌入式USB 主機和ZigBee 分節點播放器組成。而USB 主機又是系統設計的關鍵，主要由USB接口、MCU 控制器、ZigBee 主節點和電源模塊等組成，系統結構如圖1 所示。

　　系統處理流程為：本地端控制器MSP430 通過CH375 按照相應的USB 協議，讀取U 盤或MP3 中的音頻文件，并將其傳輸給ZigBee 主節點。ZigBee主節點利用ZigBee 網絡將音頻信號發送給位于不同位置的ZigBee 分節點。分節點接收到信號后，經過處理，將數字信號傳送給音頻解碼芯片，經解碼后實現音頻輸出。

圖1 系統結構。

　　3 系統硬件設計

　　3.1 USB 接口部分

　　3.1.1 CH375 介紹

　　CH375 是一個USB 總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE/SLAVE 設備方式。在本地端，CH375 具有8 位數據總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統總線上。

　　CH375的USB主機方式支持常用的USB全速設備，外部單片機可以通過CH375按照相應的USB協議與USB 設備通訊。CH375 還內置了處理Mass-Storage 海量存儲設備的專用通訊協議的固件，通常情況下，外部單片機不需要編寫固件程序，就可以直接以扇區為基本單位讀寫常用的USB存儲設備（包括USB硬盤/USB閃存盤/U盤）。

　　3.1.2 U盤接口電路設計

　　由于CH375 和單片機采用并行方式通信傳輸速度快，編程簡單，所以本設計采用并行連接方式。

圖2 CH375 并行接口電路。

　　在CH375 芯片的復位期間，TXD 引腳用于選擇通訊接口。如果CH375 在復位期間檢測到TXD 引腳為低電平則啟用并行接口。硬件連接方式如下：CH375的8 位雙向數據總線D7~D0、中斷輸出引腳INT#、讀選通輸入引腳RD#、寫選通輸入引腳WR#以及地址輸入引腳A0 分別接MSP430 的P3 口、P1.0、P4.4、P4.5、 P4.6 腳，由于在本系統中CPU 只有一片CH375 擴展，所以片選輸入引腳CS#接地選通，接口電路如圖2 所示。