新型MP3解码芯片VS1001K及其应用

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摘要：VS1001K是芬兰VLSI Solution公司生产的新型MP3解码芯片。该芯片内含高质量的立体声数模转换器（ＤＡＣ）和耳机驱动电路，支持PCM数据输入。它还具有体积小、功耗低、接口简单、价格便宜等优点。文中介绍了VS1001K的引脚排列、内部结构和主要特点。同时重点介绍了VS1001K的SCI控制接口中各寄存器的功能和地址以及SDI数据接口的操作方法。最后给出了VS1001K的应用电路。
    关键词：MP3 编码 播放器 VS1001K
１　引言


目前，ＩＮＴＥＲＮＥＴ网上和便携式播放器所使用的ＭＰ３音频数据压缩方法已经成为一种公认的行业标准了。这种方法以其压缩率高、音质好而迅速风靡全世界。但实际上，许多ＭＰ３播放器的核心就是一片ＭＰ３音频解码芯片。ＶＳ１００１Ｋ是芬兰ＶＬＳＩ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ公司推出的新型ＭＰ３解码芯片。该芯片内含高质量的立体声数模转换器（ＤＡＣ）和耳机驱动电路，它支持ＰＣＭ数据输入，同时具有体积小、功耗低、接口简单、价格便宜等优点。因而有望成为新型ＭＰ３解码器的首选芯片。

２　ＶＳ１００１Ｋ的功能结构
２．１ ＶＳ１００１Ｋ的引脚功能
ＶＳ１００１Ｋ具有两种封装形式：分别为２８脚ＳＯＩＣ双列式和４９脚ＢＧＡ球栅阵列式。图１给出了２８脚ＳＯＩＣ封装的引脚排列图。各引脚的具体功能说明如表１所列。

表1 VS1001K的引脚功能
引脚号
引脚名称
功      能

1
DREQ
数据请求端口

2
DCLK
SDI时钟信号输入端

3
SDATA
SDI数据输入端

4
bSYNC
字节同步信号端

5，9，28
DVDD
数字电源

6，10，27
DGND
数字地

7
XTALO
时钟信号输出

8
XTALI
时钟信号输入

11
XCS
片选，低电平有效

12
SCLK
SCI时钟输入端

13
SI
SCI数据输入端

14
SO
SCI数据输出端

15～17
TEST0
备用测试端口

18，21，25
AGND
模拟地

19，23
AVDD
模拟电源

20
RIGHT
右声道音频输出

22
RCAP
外接电容接入端

24
LEFT
左声道音频输出

26
XRESET
电路复位端，低电平有效
表2 SCI寄存器功能
寄存器名
地  址
类  型

功      能

MODE
0x00
RW
用于控制VS1001K的操作

STATUS
0x01
RW
当前VS1001K的状态信息

INT_FCTLH
0x02
-
内部寄存器，一般不用

CLOCKF
0x03
RW
控制时钟频率和倍频器

DECODE_TIME
0x04
R
确定解码时间（单位为秒）

AUDATA
0x05
R
声音数据

WRAM
0x06
W
用于向程序RAM写入用户程序

WRAMADDR
0x07
W
为WRAM操作设置基地址

HDAT0
0x08
R
读取MP3表头数据

HDAT1
0x09
R
读取MP3表头数据

A1ADDR
0x0A
RW
确定用户应用程序的开始地址

VOL
0x0b
RW
用于音量控制，高、低字节分别为左、右声道。音量取值范围为0～FF，0位最大，FF为最小

RESERVED
0x0C
-
保留

A1CtrL[0]
0x0D
RW
用于控制用户应用程序

A1CtrL[1]
0x0E
RW
用于控制用户应用程序
２．２ ＶＳ１００１Ｋ的内部结构
ＶＳ１００１Ｋ解码芯片内部集成有ＶＳ ＤＳＰ处理器，同时它还集成有立体声音频ＤＡＣ、立体声耳机放大驱动器、以及程序ＲＯＭ和程序ＲＡＭ等，此外，ＶＳ１００１Ｋ还带有串行的数据接口和控制接口。图２是ＶＳ１００１Ｋ的内部结构原理框图。



３　ＶＳ１００１Ｋ的工作原理
ＶＳ１００１Ｋ主要通过两个串行接口ＳＣＩ和ＳＤＩ来接收外部微处理器传送来控制命令和ＭＰ３数据。其中ＳＣＩ用于接收外部微处理器传送来控制命令，ＳＤＩ用来接收外部微处理器传送的ＭＰ３数据。
３．１ ＳＣＩ控制接口
对ＶＳ１００１Ｋ的控制主要是通过对ＳＣＩ中的１５个１６位寄存器进行操作来实现的。表２所列是ＳＣＩ的１５个１６位寄存器的名称、地址、类型和功能说明。实际上，对ＶＳ１００１Ｋ的主要操作都是通过ＭＯＤＥ寄存器来完成的，表３给出了ＭＯＤＥ寄存器各位的操作功能说明。

表3 MODE寄存器的操作方法
位
名    称

功    能

操作说明

0
SM_DIFF
差分输出控制
0为正常，1为左声道反相

1
SM_FFWD
快进
0为正常快速度，1为快进

2
SM_RESET
软件复位
0时不复位，1时复位

3
SM_MP12
是否解码MP1和2
0为只解MP3，1时解码MP1/2/3

4
SM_PDOWN
掉电控制
0为上电，1为掉电

5
SM_DAC
数模转换模式控制
0为一般MPEG解码，1为PCM解码

6
SM_DACMONO
立体声数模转换控制
0为立体声，1为单声道

7
SM_bASS
高/低音增强器
0为关，1为开

8
SM_DACT
DCLK触发沿
0为从MSb开始，1为从LSb开始

9
SM_bYTEORD
字节传送顺序
0为上升沿，1为降沿

10
SM_IbMODE
工作模式
0为从模式，1为主模式

11
SM_IbCLK
VS1001K在主模式工作时，用于DCLK频率设置
0时选512kHz，1时选1024kHz
ＳＣＩ和外部微处理器的通讯协议包括指令字节、地址字节和１６位字三部分。其中指令字节取０Ｘ０３时为读寄存器，取０Ｘ０２时为写寄存器；地址字节的主要用途是确定地址寄存器的地址，其范围为０Ｘ００～０Ｘ０Ｅ．而１６位字则用于指向指定寄存器写入或读出的值。图３所示是ＳＣＩ寄存器的读写操作时序。
３．２ ＳＤＩ数据接口
当外部微处理器通过ＳＤＩ接口向ＶＳ１００１Ｋ传送ＭＰ３数据时，在ＭＯＤＥ寄存器的不同设定下，ＳＤＩ可工作在主、从两种模式。
当ＳＤＩ在主模式下工作时，其ＤＣＬＫ信号由ＶＳ１００１Ｋ内部产生（具体是５１２ｋＨｚ还是１０２４ｋＨｚ由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＩＢＣＬＫ位决定），而当ＳＤＩ工作在从模式时，ＤＣＬＫ由外部输入。
ＳＤＩ通常以字节为单位来进行数据传送，并在ＤＣＬＫ的上升沿或下降沿（具体由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ＿ＤＡＣＴ位决定）将ＳＤＡＴＡ数据信号输入。数据传送时采用高位在前还是低位在前是由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＤＡＣＴ位来决定的。ＳＤＩ采用ＢＳＹＮＣ信号来确保数据传送时不出现错位的情况。

图3、图4

    当ＳＤＩ在从模式下接收数据时，如果片内ＦＩＦＯ还有足够的空间，ＶＳ１００１Ｋ会发出一个高电平ＤＲＥＱ数据请求信号，以表示可以接收至少３２个字节的ＭＰ３数据。
４ ＶＳ１００１Ｋ的应用
图４是ＶＳ１００１Ｋ通过ＳＤＩ和ＳＣＩ接口与外部微处理器进行连接的应用电路。从图中可见，由于ＶＳ１００１Ｋ解码器在其芯片内部已经集成了数模转换器和耳机音频驱动电路，因而其外围电路十分简单。实际上，图４电路已经对ＶＳ１００１Ｋ与微处理器的接口电路进行了优化。
关于读写ＳＣＩ的寄存器或向ＳＤＩ传送ＭＰ３数据的软件编程，对于不同的外部微处理器，其软件编程可能会有所不同。但都不是很复杂。限于篇幅，本文不再赘述。