基于 AMD Alchemy Au1200嵌入式处理器的媒体播放器设计

便携式媒体播放器（portable media player，pmp）是目前半导体供应商讨论的一个热点话题。pmp是一种以播放多媒体文件为核心功能的消费类娱乐产品，其中的多媒体文件包括音频、视频、flash动画、图片等。播放mpeg4格式视频文件是pmp的重要特征。mpeg4视频压缩格式是由动态图像专家组（moving pictures experts group，mpeg）开发的，在1999年初正式成为国际标准，mpeg4是目前最先进的图像压缩标准，播放效果接近dvd画质，而文件大小只有dvd的25％－30％，依靠这些优势，mpeg4迅速成为目前最流行的高清晰视频文件类型，这也使得利用口袋里的pmp享受高品质的视频娱乐成为可能。

mp3播放器很好地满足了人们随时随地对听觉娱乐的需求，但随着大众对娱乐需求的提升，全方位的视觉听觉享受自然会更受到人们的期待，现阶段虽已有部分的手机、pda不仅可以提供音乐的存取播放，也可以支持影像内容的浏览，但此类多媒体播放功能只能算是一种附加功能，在屏幕大小、电力持久度、储存容量等各方面仍有诸多限制，在这样的产业环境与市场机遇带动下，pmp的概念便应运而生，另外，数字相机与数字摄像机的普及，也推动了具有影像储存与播放能力的pmp的发展。

目前已推出的pmp方案有sigmadesigns的em851x方案；英特尔（intel）的pxa27x+2700g方案；德州仪器（texas instrument）的dm320 dsp＋arm处理器方案；飞思卡尔（freescal）的i.mx31，i.mx31l方案；凌阳科技（sunplus）的spca536方案；飞利浦（philips）的pnx0190e方案。

2 基于au1200的pmp实现方案

2.1 基于au1200的pmp方案概述

amd公司于2005年1月推出了专门为pmp设计的处理器alchemy au1200，在分析研究该芯片相关资料的基础上，设计的便携式媒体播放器（pmp）设计方案，其系统架构如图1所示。

该设计方案是一个低功耗、高性能的系统解决方案，旨在使消费者在路途中不间断地享受高质量的视频娱乐。主处理器 au1200针对pmp应用进行了专门的优化，从而使本设计可以提供多种新一代的功能；支持多种标准的媒体格式，包括mpeg1，mpeg2，mpeg4，wmv9，h.263，divx，xvid，mp3，wma，wav，asf，avi，jpeg；直接从数字录像机传输视频内容的能力，可扩展的dvd视频质量，在内容被传输到pmp之后，主处理器可以在不影响影像质量的情况下，直接扩展到更大面积的屏幕（1024×768）；更长的电池使用寿命。

2.2 基于au1200的pmp方案具体设计实现

本方案由主处理器、内存、启动 rom、主存储器、音频codec、lcd屏、外围扩展接口、键盘、电源等部分组成。

主处理器为amd的alchemy au1200，这是一款低功耗、高性能的处理器，内部架构如图2所示，主要特性包括：功耗极低：＜400mw＠400mhz；支持ddr1和ddr2内存，支持nandflash启动，集成媒体加速引擎（media acceleration engine，mae）不需要外部dsp而实现视频文件的直接解码播放，从而可以简化编程环境并减少组件，usb2.0控制器支持host模式和device模式，从而支持更高的下载速度和更加灵活的连接，具有叠加和混合功能的lcd控制器，配备摄像头接口aes－128硬件资料加密/解密；可编程串行控制器支持iis，ac97，spi，smbus，操作系统支持windows ce5.0，linux 2.6。

系统内存选用美光的ddr266 sdram，型号为mt46v32m16tg，采用2片并联的形式，总容量为128mb，数据位宽为32b，内存带宽为1 066mb/s，与au1200的内存控制器直接相连。

启动 rom为nor型flash存储器，型号为s29gl128n10，容量为16mb，16b的数据位宽，由于au1200的地址总线只有15根，故需要一片锁存器74lvc16374，并配合ale信号来锁存地址，以完成s29gl128n10与au1200的连接。

考虑到设备的便携性、抗震性和功耗，没有配置硬盘作为主存储器，而是选用 nand型flash存储器，型号为k9f2g08，容量为256mb，8b数据位宽。另外板上预留sd卡座，可以通过sd卡来扩充主存储器容量。

声卡芯片为wolfson公司的wm8731，这是一颗低功耗立体声音频codec，通过iis接口与au1200相连。自带独立的放大器，可直接驱动16ω或32ω的耳机。

两个usb接口分别配置成host和device模式，提高系统的扩展能力。由于usb配置成host控制器时需要提供＋5v，500ma的电源，故使用一颗mc34063通过step－up方式将锂电池提供的3.6v电压升压到＋5v为usb设备供电，通过设置电流检测电阻的大小将最大电流限制于500ma。

本设计的按键由控制键和方向导航键构成。每个常开式按键的一端连接 74lvc16244已上拉的输入端口，另一端接地；然后将74lvc16244的输出端连接于au1200的数据端口，由软件按键动作检测并执行相应的操作。

lcd显示屏选用友达科技（auo）的a036qn01，规格为3.6in，最佳分辨率为960×234，接口类型digital 8b rgb，工作电压3.3v，利用软排线将8b的rgb数字接口直接与au1200自带的lcd控制器端口相连。

本设计中的电源由一片锂电池提供。为降低系统功耗以延长 pmp的播放时间，对系统电源配置采取以下措施：au1200将低电压的内核供电与外部i/o口供电隔离，au1200内核电压为1.2v，外部i/o口电压为2.5v和3.3v，系统需要的3种电压值3.3v，2.5v，1.2v皆由锂电池的3.6v电压经dc－dc变换电路得到，变换电路选用由sc192构成的高效率的buck型dc－dc电路形式；au1200在休眠状态时可以将核心电压设置为关闭，从而降低电能损耗。以上措施同时降低了主处理器au1200自身损耗和外围电路的电能损耗，在配置电池容量为1500mah的情况下，可以保证3h的连续播放时间。

另外，主处理器的各路供电电压必须以一定的顺序加载才能使其顺利启动，首先加载 3.3v和2.5v电压，处理器此时将设置vddxok端口为有效，然后使能pwr-ed端口，pwr-ed端口再控制1.2v电压加载到au1200内核，完成au1200的上电过程，此过程由一片max6744芯片协助完成。

2.3 方案总结

以上所描述的基于 au1200的pmp方案优势在于更低的成本和更小的功耗，集成硬件解码器mae，不再需要外部dsp，从而简化系统编程；较高的cpu主频，配合ddr内存，使系统获得高速的数据处理能力。这些优势提升了au1200在pmp方案领域中的竞争力，带来了广阔的发展前景和潜在市场，比会吸引众多厂商大力研发，并推出更多更具吸引力的pmp产品。

3 未来pmp产品的展望

视频 /音频播放是pmp的核心功能，而在此基础之上，pmp还可以扩展诸如视频录制、摄像/照相、数码相册、收音机、电子书、游戏、上网等丰富的功能，成为一种综合多种娱乐方式便携式设备，关于pmp的未来发展趋势，主要有以下几个方面：

（1）未来pmp将会增加硬件编码功能，配合摄像头，pmp将实现拍照和摄像功能；配合tv接收模块，可以实现将tv节目存储于pmp之上。

（2）增加联网功能。下一代的pmp将集成无线网卡（wi－fi）或超带宽（uwb）连接，wi－fi使pmp可以在家中或热点区域内享受在线视频服务，如在线电影、在线电视节目等。

（3）显示质量由标准清晰度（sd）向高清晰度（hd）发展，因为越来越多的家庭将会拥有高清晰度电视（hdtv），与pmp连接后，就可以高质量地播放pmp之上的视频文件。