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基于PR818S的便携式媒体存储盒系统设计

2008-05-16来源: 电子工程专辑关键字:MSB  VOB  球栅阵列  Wolfson  电池续航力  ASIX  存储卡  媒体网关

  媒体存储盒(Media Storage Box, MSB)推出的时机,是根据现阶段PMP(媒体播放器)产品发展的限制、应用缺点与营销难处所建议的数字移动多媒体设备。唯这类功能的商品化移动设备可整合的技术五花八门,发展与定位亦有很大的变化空间。以MSB产品为例,当初设计构想即与PMP营销定位脱钩,而把自己定位于PMP的替代衍生性商品,即所谓“多媒体硬盘外接盒”来销售。但就MSB产品功能与规格而言,几乎就是PMP的设计翻版,亦可说是PMP、个人视频播放器(PVP)或MP4播放器等产品的前置技术发展平台,这就是推出MSB此类硬盘型移动设备最重要的技术挑战与思考依据。

  PR818S的开发平台与相关重要器件

  MSB之所以选定矽玛特公司(Sigmatel)的单芯片处理器(SoC)PR818S,在于其强大的技术优越性:

  

  图1:a. 一方为主体的三态方式。b. 互为主体的方式。 c.电源切换方式。 d.利用开关缓冲器隔离二者。

  1. 强大运算能力

  PR818S为380LTFBGA(小外形尺寸精细间距球栅阵列)包装,封装尺寸为16.5mil(W)16.5mil(L),球栅间距为0.65mil,使用0.13微米CMOS工艺,内置ARM922T 220MHz处理器。视频编解码包含MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4均采用硬件化架构(hardwired),故在纯为视频运用时,ARM922T处理器尚有90%的运算能力盈余。而此运算能力符合广大嵌入式产品的需求,如V2oIP电话(可视IP电话)、媒体网关、IP Cam等,对照前面所述,MSB可视为此类嵌入式产品发展的平台。PR818S主要配合的操作系统为Linux Works公司提供的Blue Cat Embedded 4.0 tool,其Linux Code内核为Ver.2.4.18。

  2. 优越的视频质量

  PR818S采用MPEG4 ASP的压缩技术,其视频质量己接近H.264的质量。分辨率可支持D1、NTSC 720480、PAL 720576至30fps(帧每秒)。同时具有全双功同步解码/编码能力,此能力对于实现预约录像(时移功能)实在不可或缺,能支持JPEG亦为PR818S另一特点,可至16M像素分辨率作为图像头端的输入。

  

  图2:PR818S芯片级系统结构功能框图。

  3. 低功耗

  PR818S的核心运算电压为1.2V,输入/输出为3.3V,芯片本身功耗只有350mW,MSB系统功耗亦低于1W,为便携式嵌入式产品发展的重要元素。

  4. 多元的外接功能

  I2S接口—用来连接音频便解码器。此处音频便解码器为Wolfson公司的WM8978,内置PLL并能产生音频时钟至PR818S。

  CCIR656/601接口—用来连接视频解码器与视频编码器,此处分别采用TI公司的TVP5150与ADI公司的ADV7179,二者均为低功耗设计,其中ADI7179内部支持3个DAC,可作为3种不同信号输出。

  IDE接口—用来连接内置硬盘,其2.5英寸兼容性在PR818S上测试良好。

  MCU接口—用来连结以太网,此处以太网控制芯片为ASIX公司的AX88796L,除了USB连结外,寻求在网络上的储存应用(Network Attached Storage)。

  

  图3:基于PR818S的MSB功能框图。

  SD接口—SD存储卡是用来将数码相机内容下载到PR818S中。

  USB2.0接口—用来连结PC主机,此处使用来创惟公司(Gensys)的GL811E。GL811E为高速USB2.0到IDE的控制芯片,其有相当市占率与2.5英寸硬盘兼容能力。

  硬件设计概念与设计突破

  就MSB整个硬件设计而言,主要有二大瓶颈需仔细考虑:

  1. IDE线路设计

  创惟GL811E芯片与PR818S各为独立个体,而且同一时间只能有一个可以工作,二者对HDD而言是相互并连,所以一般在应用上有四种方式:以一方为主体的三态方式,下拉另一方的复位信号来迫使它无法访问HDD(图1a);互为主体,一方工作时下拉另一方的复位信号(图1b);以电源方式切换作法,使其一方有电源时,另一方无电源供给(图1c);利用开关缓冲器(switch buffer)隔离二者(图1d

  一般市面上所采用的大部份为第一种模式,而此MSB硬件采用第三种方式,但以技术应用而言硬件工程师乐意采用第四种。简言之,各有其优缺点。

  2. 线路布局方面

  整个电路板最难在于如何把PR818S内圈线走出PR818S外,主要原因在于PR818S的球间距(0.65mil)过小,最大线宽5mil且过孔必须在四球正中心,所以布局设计工程师无人用5mil线去走PR818S内圈线,当所有线拉出来后,一切均很容易了。

  MSB系统的规格

  MSB既然定位为PMP衍生性商品,其设计理想是像PMP一样能提供“Video-To-Go”,只不过不能让消费者“随时随地”欣赏影片,而是把影片从PVR或PC网络上转载下来,从计算机、监视器或电视屏幕(车载屏幕等)上播放影片,但它不只是播放影片,如前所述它还具有硬盘外接盒(U盘)、相片浏览器与录像机功能:)。

  

  图4:MSB电路板布局。

  硬盘容量:2.5英寸容量高达120G

  传输接口:高速USB2.01

  高速以太网1

  影片播放支持:MPEG1(.Dat)、MPEG2(.MPG、.VOB)、MPEG4(.AVI、Divx)。

  影片控制:播放、暂停、停止、快进、快进和声音大小调节

  影片录像格式:MPEG4 ASP

  影像档案支持:JPEG

  音乐播放支持:MP3 WAV

  外接输出:AV out/in将影片输出/入至PAL或NTSC电视系统

  三种语言:简体中文/繁体中文/英文

  电源:外接电源供应器

  尺寸:13cm(L)7cm(W)

  

  图5:PCBA框图。

  MSB产品是否能很快为市场所接受,价格当然是一大关键。至少,它解决了PMP“四不一无”的问题,即动力不够,是指电池续航力可能不足,各式解压缩可能吃力,LCD响应不顺畅,很显然MSB无此问题;画面不清晰,是指掌上型尺寸面板、画质、分辨率有限,观赏上会有些压抑与沉闷感,显然MSB也无此问题;不够便宜,目前HDD型PMP动辄300美元直逼PDA,而MSB之销售为零售市场,硬盘是属于售后市场;不够“聪明”,是指视频格式转换困难(例如DV-MPEG4),仅少数专家或玩家在计算机上编辑使用,而MSB有编码功能,能从模拟视讯(如DV/VCD/VHS)直接录像压缩编码成为适合播放的档案并储存;无足够且便利的影片内容,是指一般适合小尺寸播放的影像准备与安排均属不易,而MSB既然支持多种视频格式,分辨率易高达D1,自然丰富了内容的来源来支持动态影像功能。

  下一代系统规格的考虑

  至于下一代MSB的设计发展方面,则往轻巧易携带的方向思考,如2.5英寸HDD改成1.8英寸HDD,电源则改为内置,LCD的种类与尺寸则是见仁见智,但不应是影响售价的关键因素。

  MSB功能中有模拟视频“直接录像”,甚至进阶到高端机种“预约录像”,加上电视调谐器功能更是物超所值!此外,既然电源已内置提升USB设备至OTG(On-The-Go)功能,方便读存储卡(或U盘)或连接数字相机,搭配作数据库与照片浏览器岂不更加是一台超功能移动伴侣设备,这就是前述整合技术五花八门的原因。

关键字:MSB  VOB  球栅阵列  Wolfson  电池续航力  ASIX  存储卡  媒体网关

编辑:孙树宾 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/afdz/2008/0516/article_654.html
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