一种手持设备USB接口芯片的设计和实现

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  随着计算机的广泛就算,与计算机通信的方式也越来越多,对通信速度和易用性要求也越来越高,这使得USB通信方式显得越来越突出,应用领域也越来越广泛。因此,在鼠标、键盘、游戏杆、数据采集卡、数码相机、掌上电脑中都有USB的应用。

  NXP推出的一款全速USB 2.0数字音频解决方案PNX0161,利用USB2.0标准将主音频流功能转移到主设备的USB连接器上,以推进便携式消费产品USB2.0标准化。NXP半导体中国区个人移动部门销售经理 Herbert Lee将PNX0161总结为小型的(7mm×7mm)、超低功耗高速USB2.0单芯片解决方案,提供立体声回放和录音以及FM收音机功能。

  USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mbps,折算为MB为60MB/s,足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的"增强主机控制器接口"(EHCI)定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说,所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题,而且像USB 线、插头等等附件也都可以直接使用。使用USB为打印机应用带来的变化则是速度的大幅度提升,USB接口提供了12Mbps的连接速度,相比并口速度提高达到10倍以上,在这个速度之下打印文件传输时间大大缩减。USB 2.0标准进一步将接口速度提高到480Mbps,是普通USB速度的20倍,更大幅度降低了打印文件的传输时间。

  

 

  芯片特点:丰富的功能集成

  PNX0161*大的特点在于它包括音效处理在内的丰富集成。PNX0161的I /O控制采用了成本比较合算的可编程ARM7 TDMI内核,内置了由USB总线提供电力的DC/DC转换器。这种解决方案与USB规格标准完全相符,可以在任何USB主机或OTG设备上即插即用,并支持USB音频和人机接口类设备(HID) .

  PNX0161内建了两个驱动软件--Audio Device Class和Human InteRFace Device,前者负责USB音乐传输驱动,后者负责周边I/O接口的驱动。在音效设计上,它支持可编程Flash或ROM两种版本,前者通过内置的 DSP软件,系统制造商能够对均衡器进行预设,消除回音,从而得到良好的音质和多种音效模式,而一旦确定好模式,在产品量产时就可以替换成低成本的 ROM.

  功耗问题是为耳机提供数字音频遇到的*大挑战,Herbert Lee认为,PNX0161是目前首款能够有效解决这一问题的方案。由于内置了电源管理功能和智能电源控制,PNX0161回放模式只需极小电量,在5V 电压时耗电量仅为10 mA;同时,PNX0161内置了24位DAC和ADC转换模块,考虑到直接连接数字耳机的应用,还内置了Class AB放大器。在一个以音频处理为特点的芯片中,如果内建电源管理和放大器,那么噪音抑制将成为首要解决的问题。PNX0161采用了低噪音放大器(LNA)+可编程增益放大器(PGA)设计,有效抑制了噪音,当然,NXP也提供"可选软件"的方式来处理噪音。

  产品定义:**整合和增值

  Herbert Lee表示,PNX0161是一个**概念主导的产品,*初是希望用USB规格统一现有手持设备的多种接口。在这一基础上采用低功耗设计使之更适用于手持设备,它的定义在于整合了音效处理模块的针对手持设备的USB芯片。强调USB规格,是因为它既是传输接口也可以是充电接口。目前,手机有很多接口,例如充电、USB、读卡等等接口。NXP希望整合多个接口为单一接口,USB是现有的PC或NB设备资源的成熟接口,*适合作为统一接口来整合现有设备接口。而且一个统一的接口可以让手持设备更加轻薄短小。

  Herbert Lee同时表示,虽然,目前一些**设备比如智能手机都有同样的功能实现,但其成本较高,像音乐手机要通过一个协处理器实现音频的功能,而且几乎所有的便携式系统供应商在其产品规划中都在强调加大USB的应用,In-Stat的*新的一个统计数字显示,到2011年,高速USB将作为便携产品上的本地接口而统领市场,市场对这种产品的需求将达27亿部,复合年增长率为24.4%.NXP相信,PNX0161在满足这一趋势的同时降低了实现成本。