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便携式多媒体播放器设计在硬软件方面的注意事项

作者:时间:2017-06-04来源:网络
便携式多媒体播放器(),也就是通常人们说的MP4,已成为继MP3以后,消费类产品的一个新热点。越来越多的公司开始进入这一领域,进行产品的开发,占领市场先机。下面就以TMS320DM270为主处理芯片,介绍的设计以及设计中的注意事项。其中的设计思路也可以应用到其它便携式设备的设计当中。

图1:的系统架构

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/348625.htm

在设计系统框架之前,首先需要确认播放器的具体功能。目前比较常见的功能包括:MPEG4播放、电视节目录制、MP3/WMA音频播放、录音、图片显示、游戏和存储功能(HDD/CF/SD)等。根据这些功能,图1给出了一个参考的系统架构,主要由五部分组成:主处理模块、视频输入模块、视频输出模块、音频输入输出模块、电源模块和存储模块。

作为主处理模块,DM270是整个系统的核心,系统的其它模块都由它来协调和控制。DM270支持的多种多媒体的格式,包括视频(MPEG1/2/4等)、图像(JPEG/BMP等)和音频(MP3/WMA等)。

视频输入模块的核心芯片是TVP5150A。它是一款低功耗小体积的视频解码器,可以将NTSC、PAL及SECAM视频信号转换成数字分量视频信号。视频输出模块由LCD和电视输出组成。目前市面上采用2.5寸到3.6寸的LCD模块,也不乏有采用7寸大屏幕。同时可以加上触摸屏的功能,只要使用触摸屏控制器,就能方便的实现。

音频输入输出模块由音频codec和DM270的McBSP共同完成。可以根据需要选择单声道、双声道、DAC或者ADC+DAC的芯片。如果同时需要触摸屏控制器和音频codec,还可以选用集成触摸屏控制器和音频codec的产品,可以减小芯片体积,同时降低成本。

电源模块需要根据系统电源的需要来选择。图1系统中的电源较为简单,可以使用像TPS6501x这样的集成电源模块,能为电池提供AC或者USB充电,并且可为系统提供多路电源输出。存储模块可以采用硬盘或各种存储卡。

硬件设计建议

平台的可扩展性是选择主处理芯片的一个重要考量点。DM270是可编程的芯片,具有丰富的外设,有利于适应处于动态变化的市场的需要。除了PMP以外,CCD控制器使得DM270可以应用于数码照相机,灵活的主机接口也使得DM270可以作为多媒体协处理器应用于多媒体手机等等。

功耗是便携式多媒体播放器一个敏感的问题,所以在选择芯片的时候就需要考虑到这一点。选择低功耗的芯片是最简单,也是最有效的方法,当然需要与成本进行权衡。例如选择mobile SDRAM代替普通的SDRAM,或者选择有节能模式的芯片,如DM270。

芯片的体积,集成度,成本也是选型时不容忽视的要点。DM270就是即节约体积又节约本的好例子。DM270集成了模拟视频编码器,需要输出到电视的功能时,就节约了一颗视频编码芯片;DM270可以完成MPEG4的编解码,就不需要在额外增加MPEG4的编码芯片。

在设计PMP时,还要周密考虑下面几个部分的设计。首先是电源部分。电源是整个系统稳定的根源。在设计时很容易考虑到电池单独供电的情况,但往往忽略了可能出现外部电源AC单独供电的情况。在这种情况下,如何设计不合理,很可能出现电源无输出的情况,导致系统无法正常工作。还需要注意的是电池在充电时,系统的供电回路的状态。要保证在各种可能情况下,系统电源的稳定性。

其次是电视输出部分,需要考虑输出阻抗的匹配问题。第三是LCD模块接口部分。DCLK对于LCD模块是一个很重要的时钟信号。如果频率过低,会导致屏幕显示抖动。在硬件设计时要充分考虑到这一点。

第四需要注意硬盘防震。硬盘防震可以分为被动型和主动型两种。被动型硬盘防震利用纯机械原理,采取吸收震动能量方式来减轻硬盘伤害的可能性,例如防震气垫。主动型硬盘防震,可使用加速度传感器。当传感器监测到播放器掉落时,系统主动采取措施对硬盘进行保护,防止数据丢失。

软件设计及建议

PMP的软件框架如图2所示。客户可以根据产品的开发计划、研发能力等,选择不同层次的软件的开发或者利用第三方的支持。

驱动层是和硬件最相关的软件,包括硬件的驱动程序和API接口,它主要用于完成对硬件设备的操作。

图2 :PMP的软件框架


算法库建议采用第三方的软件。因为编写算法需要投入大量的人力和物力,而且开发周期长。利用第三方的软件可以缩短开发周期。TI拥有庞大的第三方网络,可以为客户提供针对不同应用的算法。同时TI建议的算法接口标准XDAIS已成为事实上的业界标准,这标准协同TI建议的软件参考框架使得客户在集成上时间花费最少。

PMP可以没有操作系统,这时需要注意的就是要建立自己的文件系统,对文件进行管理。使用操作系统,在选择时需要对可移植性、可扩充性、内核大小和成本等进行权衡。内核较小的操作系统,系统占用资源较少,但集成新的外设时就需要写驱动。像uClinux这样的操作系统,集成了较多外设,网上资源丰富,但占用的系统资源较多,对性能有一定的影响。

尽管使用操作系统会消耗一定的系统资源,但它其实也有很多好处。比如操作系统经过多年的开发和应用,稳定性较好。操作系统内嵌了文件管理、线程调度、内存管理等机制,也增加了系统的稳定性。应用软件的开发与平台无关,方便了软件的开发,也利于软件的移植。一些流行的操作系统有很多现成的代码可以参考和移植,这也大大减少了开发的难度和节约了开发的时间。而且操作系统还可以根据需要进行裁减,以最少的资源来满足系统的需要。

应用层是设计者最能发挥特长,也是突出产品的独特之处、增加产品的附加值的地方。ARCHOS的PMA400就是一个很好的例子。它为最终用户提供的软件平台,让用户可以开发基于PMA400的应用软件。

功耗除了在硬件设计中需要考虑,而且也是在软件设计中需要攻克的难题。硬件设计好以后,一般来说功耗就定下来了,但是利用芯片的可编程性就可以尽可能的减小系统的功耗,在提供最佳效果的同时,利用软件调节获得最长的待机和播放时间。方法之一是在待机时让芯片进入低功耗模式。DM270除了有低功耗模式外,还可利用软件关闭不使用的内部模块,从而达到省电的效果。并且可以动态的调节主频,在处理较简单事务时,降低频率进行省电。硬盘和LCD屏是PMP的用电大户。对于硬盘,正常工作时的电流有几百毫安,所以通常是将硬盘上的数据复制到SDRAM上,尽可能的减少硬盘工作的时间。

结束语

目前便携式多媒体播放器的市场还处于一个缓慢上升的阶段,相信随着MPEG4格式的流行,解决了内容这个问题,加上系统整体成本的降低、播放时间的延长、应用领域的扩大,便携式多媒体播放器一定有一个辉煌的明天。

TMS320DM270介绍

TI的DM270芯片是一款高集成度的双核结构的SoC产品,集成了RISC处理核ARM7,以及TI的54系列DSP核。ARM作为的芯片的控制核心,控制绝大部分的外设,处理除多媒体算法以外的工作。54系列DSP核具有低功耗的特点,作为协处理器参与视频、图像和音频处理。为了提高处理视频的能力,DM270集成了硬件图像加速器(IMX),并将在视频算法中经常使用的变长编解码(VLC/D)用硬件实现。这就使得DM270可以实现VGA分辨率(640*480),每秒30帧的MPEG4视频。

DM270的外设功能包括:

CCD控制器除了可以和百万像数的CCD/CMOS模块连接以外,也可以与视频解码芯片TVP5150A无缝连接。

DM270提供了硬件的3A统计。3A也就自动曝光,自动对焦,自动白平衡。获得这些统计数据后,就可以对闪光灯、镜头、图像数据等进行调整,从而获得较好的照片效果。

预览引擎可以提供实时的图像预览显示和缩放,而不用经过DSP的处理。

OSD (on-screen-display)屏显模块,能很容易实现菜单和图标。

内置模拟NTSC/PAL视频输出,可以将图像或视频方便的输出到电视上。

灵活的LCD接口,支持众多公司的LCD模块,比如SONY、SHARP、AUO、CASIO、Epson,等。

多种存储卡接口,可以支持市面上流行的存储卡,例如CF、SM、SD、MMC、MS。

DM270还拥有许多通用接口,例如I2C, UART, SPI等等,有利于和其它器件的连接和配合。

作者:孟海燕

技术应用工程师

德州仪器



关键词: PMP

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