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从高保真音频重放设备看系统设计中的芯片选型

导读: 系统设计是一个复杂的过程,不仅仅是有IC拿来用就可以了,还有很多细节需要考虑。本文以高保真音乐重放系统为例介绍如何进行芯片选型,以构建符合市场需求的系统。

  【引言】

  系统设计是一个复杂的过程,不仅仅是有IC拿来用就可以了,还有很多细节需要考虑。本文以高保真音乐重放系统为例介绍如何进行芯片选型,以构建符合市场需求的系统。

  【正文】

  现代集成电路产业一直严格遵循着“摩尔定律”高速发展,芯片发展得越快、速度越高,对软件系统的要求就越低。现在速度就是一切,无论是芯片运行速度、软件开发速度,还是产品上市速度。但是有了芯片是否就足够了呢?下面我们试着从一个相对比较简单的高保真音乐重放设备入手,看看我们需要怎么利用市面流通的IC实现一个这样的系统。

  音频系统对处理器芯片的要求

  从信号处理和芯片设计的角度上看,音频系统原理并不复杂,因此很多半导体厂商似乎都看不上音频产品,而去追逐一些量大或者像高清视频处理等高技术含量有技术门槛的产品。笔者在设计这个高保真音乐重放系统的时候曾经和不同的国内IC设计公司的设计部门沟通过,结果得到的答复都是以“很简单没问题”之类的回复搪塞过去,然而事实上到系统做出来后却往往发现效果不尽如人意。可以说我们在开发这个系统的几年时间里面由于芯片选型的问题,在硬件性能瓶颈上吃尽了苦头。

  以下是我们对处理器芯片的具体要求:1. 速度要在400MHz以上,最好能解码APE C4000的码率;2. 需要能支持USB 2.0 Host/SATA/SD卡;3. 需要支持网络;4. 具有128MB以上的RAM,越大越好;5. 具有256MB或以上的NAND Flash;6. 支持I2S多路输出并可以支持Slave时钟,支持最高768KHz采样率,以及最高32位输出;7. 最好有音频数据后期处理能力;8. 有性能优异的时钟电路和DAC。

  芯片能运行的核心速度对解码效率有至关重要的影响,比如音频无损压缩APE C5000解码方式对处理器的要求就很高,以英特尔ATOM 1.6G上网本为例,其解码192k/C5000两声道音乐尚且无法连续播放,何况普通嵌入式系统?因此只能处理较低的码率。无损压缩和MP3不一样,需要还原完全一致的数据流,处理器性能决定了解码的效率,所以太低的核心频率无法胜任此工作。

  USB 2.0对硬件的要求相当高,PHY兼容性是一个很大的问题,数据流的效率还是其次。同样,SD卡接口兼容性也是目前国产芯片一个很头疼的问题。SATA的需求把处理器周边外设速度提到了一个较高的位置,毕竟不是谁都能够做1.5G/3G PHY的。

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