Комбинированное звуковое USB-устройство с функциями автономного MP3-плеера и поддержкой Bluetooth

программа-загрузчик SAM-BA – обеспечивает легкое программирование Flash-памяти, обеспечивает графический интерфейс пользователя;

интерфейс внешней шины – для подключения внешней памяти; содержит SDRAM-диспетчер, диспетчер статической памяти и диспетчер коррекции ошибок;

USB-порт;

диспетчер широко-импульсной модуляции;

синхронный последовательный диспетчер – для подключения внешн

их синхронных устройств;

TWI-порт.

Доступны 88 программируемых линий ввода/вывода.

Для организации соединения между процессором устройства и NAND Flash памятью нужно использовать интерфейс внешней шины. Соединение можно организовать по 8- или 16-разрядной мультиплексированной шине команд, адреса и данных.

Микроконтроллер AT91SAM7SE дает несколько возможностей для соединения с LCD-дисплеем:

через двухпроводной интерфейс TWI;

через диспетчер статической памяти.

Более удобен второй вариант, который позволяет организовать передачу данных по 8-разрядной шине данных.

Для соединения с модулем F2M03MLA также доступны несколько вариантов:

соединение по интерфейсу SPI;

соединение по интерфейсу UART.

Интерфейс SPI может обеспечить более высокую скорость передачи, чем UART. Основной трафик данных в устройстве представляет собой следующую цепочку: USB (память)→AT91SAM7SE→F2M03MLA. Таким образом, использование интерфейса SPI предпочтительнее.

USB-порт управляющего микроконтроллера состоит из двух линий данных. USB-вход также содержит две линии данных, линии заземления и питания. То есть, организация соединения не вызывает дополнительных вопросов.

Три диспетчера линий ввода/вывода и упреждающий диспетчер прерываний предоставляют в сумме 91 линию, которые могут использоваться для обработки прерываний.

Для устройства требуются следующие клавиши управления (кроме клавиш управления уровнем звука):

воспроизведение или вверх;

стоп или вниз;

на одну композицию вперед или вправо;

на одну композицию назад или влево;

вызов меню/пауза или кнопка подтверждения какого-либо действия.

На рис. 2 показано расположение данных клавиш.

Рис. 2. Расположение управляющих клавиш устройства

Часть управляющих клавиш, наиболее используемых, можно использовать вместе с линиями обработки прерываний диспетчера прерываний. К примеру, воспроизведение, меню и стоп. Остальные клавиши нужно использовать вместе с диспетчером линий ввода/вывода.

Клавиши управления уровнем звука будут использовать линии ввода/вывода модуля F2M03MLA.

3.2 Обзор функциональных возможностей модуля F2M03MLA

Функциональная схема модуля состоит из:

порта PCM, предназначенного для обмена речевыми данными;

SPI-порта;

UART-порта;

8 программируемых линий ввода/вывода, из которых 3 могут использоваться в качестве линий I2S интерфейса для подключения внешней памяти;

аудио интерфейса, содержащего 4 линии для входа и 4 линии для выхода аналоговых звуковых данных;

Bluetooth антенны.

4 выходных аудио линии могут использоваться для комбинированного аудио выхода, совмещающего динамики и выход для проводных наушников.

2 входных аудио линии могут использоваться для комбинированного аудио входа, совмещающего микрофон и линейный моно аудио вход.

2 программируемых линии могут использоваться для подключения к ним клавиш управления уровнем звука.

Обмен данными и командами между управляющим микроконтроллером и модулем будет происходить по интерфейсу SPI с использованием алгоритма временного разделения команд и данных, то есть сначала передаются команды, а затем данные.

3.3 Функциональная схема устройства

Таким образом, получили следующую функциональную схему устройства:

двухпроводное соединение процессора устройства и USB-порта;

8-разрядная двунаправленная мультиплексированная шина команд, адреса и данных для подключения NAND Flash памяти к управляющему микроконтроллеру устройства, линии управления работой памяти (раздел 4.5);

8-разрядная однонаправленная шина данных для выдачи процессором устройства данных LCD-дисплею, линии управления работой LCD-дисплея (раздел 4.5);

соединение модуля F2M03MLA и процессора устройства по интерфейсу SPI;

обеспечение комбинированного аудио выхода с использованием 4 аналоговых аудио линий;

обеспечение комбинированного аудио входа с использование 2 аналоговых аудио линий;

подключение к 5 программируемым линиям процессора устройства управляющих клавиш: воспроизведение, стоп, вперед, назад, пауза/меню;

подключение к 2 программируемым линиям модуля клавиш управления уровнем звука.

Полученная схема отображает передачу данных, управляющих сигналов и сигналов синхронизации между базовыми компонентами устройства, а также между самим устройством и внешним интерфейсом (USB). Функциональная схема устройства приведена на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема устройства

4. Разработка принципиальной электрической схемы устройства

При разработке электрической схемы устройства необходимо учитывать электрические, механические и температурные особенности используемых компонентов.

Для разрабатываемого устройства необходимо реализовать:

схему соединения AT91SAM7SE с USB;

схему подключения питания к AT91SAM7SE256, F2M03MLA, NAND08GW3B2A и SG12864H;

схему подключения микрофона к F2M03MLA;

схему подключения кварцевого резонатора и PLL фильтра к AT91SAM7SE.

4.1 Расчет схемы подключения резонатора к AT91SAM7SE

Типичная схема подключения кварцевого резонатора от 3 до 20 МГц к микроконтроллеру AT91SAM7SE приведена на рис. 4.

Рис. 4. Типичное подключение кварцевого резонатора к AT91SAM7SE

Помимо резонатора требуется подключение внешнего фильтра второго порядка к PLL-входу микроконтроллера. Параметры фильтра влияют на частоту работы USB-порта устройства. Схема подключения фильтра приведена на рис. 5.

Рис. 5. PLL фильтр для AT91SAM7SE

Для обеспечения соединения с USB PLL должен быть запрограммирован на 48, 96 или 192 МГц. Чтобы обеспечить такие характеристики производитель предлагает следующие емкости и сопротивления PLL фильтра: C2=8.44 нФ, C1=76 нФ, R=980 Ом.

4.2 Расчет схемы подключения питания и USB входа к AT91SAM7SE

Atmel рекомендует следующую схему подключения питания (рис. 6):

Рис. 6. Типовая схема питания AT91SAM7SE

Во избежание пульсаций нужно использовать два конденсатора параллельно:

NPO-конденсатор 470 нФ или 1нФ – между VDDOUT и GND как можно ближе к микроконтроллеру;

 Скачать реферат