车载AM／FM收音机的精简型设计

音频信号的频带越宽，所包含的音频信号分量越丰富，音质越好，动态范围越大，信号强度的相对变化范围越大，音响效果越好。如图1即为几种音频信号动态范围。

动态范围=20xlog10(信号的最大强度/信号的最小强度)(dB)

由图中可以看出，3种音频信号的频域动态范围：

信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)是有用信号与噪声之比的简称。噪音可分为环境噪音和设备噪音。信噪比越大，声音质量越好。

SNR=20xlog10(有用信号的平均功率/噪声的平均功率)(dB) (2)

PT2313L音频处理器内部主要由四部分电路组成。其中串行总线解码和锁存电路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行数据的接收、解码和锁存，并以其控制其余三部分电路。输入选择器和增益控制电路(Input Selector&Gain Control)主要完成对三路音响源的选择和对其增益的控制。音量和高响度(重低音)、低音、高音电路(Volume&Loudness、Bass、Treble)由对称的左右两个声道电路组成，主要完成对音量大小、重低音、低音、高音的控制。音频处理器，又称为数字处理器。数字处理器就是对数字信号的处理，其内部的构普遍是由输入部分和输出部分组成，其中属于音频处理部分的功能一般如下：输入部分一般会包括，输入增益控制(INPU TGAIN)，输入均衡(若干段参数均衡)调节(INPUT EQ)，输入端延时调节(INPUT DEIAY)，输入极性(也就是大家说的相位)转换(input polarity)等功能。而输出部分一般有信号输入分配路由选择(ROUNT)，高通滤波器(HPF)，低通滤波器(LPF)，均衡器(OUTPUTEQ)，极性(polarity)，增益(GAIN)，延时(DELAY)，限幅器启动电平等功能。[page]

PT2313L音频处理器典型的音调(Typical Tone Response)频率响应曲线如图2所示，就音频处理器目前的技术水平来看，完全能满足高保真广播的要求，使经过加工后的声音听不到加工声，也就是说，在没有加工痕迹的情况下，仍然保留原声音的高品质，甚至比原声音更加悦耳、清晰、动听。

3 AM/FM车载收音机的总体构建

基于前述主要器件的选择考虑，本文实现的低端车载收音机解决方案原理框图如图3所示。

用来对调谐器和音效处理IC进行配置和与微控制器之间交换数据的接口主要为IIC总线接口(Inter-Integrated Circuit)。微控制器MC9S08QG8通过IIC接口(共2线)对TEF6621的内部寄存器进行读写操作(操作地址：读C1H/写0xC0H)。从而完成对TEF6621的控制和调谐操作。该接口可以读写调谐器的配置、状态和控制寄存器，实现调谐器初始化运行配置和频道选择等功能。

由于IIC是一种多向控制总线，微控制器MC9S080QG8同时可以通过IIC接口对PT2313的内部寄存器进行读写操作(操作地址：读89H/写0x88H)。配置其内部串行总线解码和锁存电路(Serial BusDecoder&Latchs)用于完成串行数据的接收、解码和锁存，并控制输入选择器和增益控制电路(Input Selector&Gain Control)主要完成对三路音响源的选择和控制由对称的左右两个声道电路组成的音量和高响度(重低音)、

低音、高音电路(Volume&Loudness、Bass、Treble)，完成对音量大小、重低音、低音、高音的控制扬声器衰减和静音电路(Speaker Att、Mute)控制，可完成对送至左声道前部、后部，以及右声道前部、后部四路扬声器功放电路激励信号幅度大小的控制和关闭。同时微控制器MC9S08QG8通过一个通用I/O接口GPIO对TDA7388进行静音控制(待机控制Standby)。

微控制器MC9S08QG8对编码电位器进行读取，旋转编码电位器具有左转、右转、按下三个功能。4、5脚是中间按下去的开关接线1、2、3脚一般是中间2脚接地，1、3脚上拉电阻后，当左转、右转旋纽时，在1、3脚就有脉冲信号输出了。MCU通过通用I/O接口GPIO完成对1、3脚脉冲计数，编码开关5脚接地，4脚上拉后与MCU中断请求(IRQ)信号相连，IRQ脚会产生下降沿跳变。IRQ产生后，微控制器即刻读取系统当前状态，确定是开机初始化调谐器并打开音效和唤醒功放，还是静音并让功放处于待机状态。

微控制器MC9S08QG8通过通用I/O接口GPIO完成与液晶显示器和按键的连接，其中LCD数据线由MCU单独提供(共4线)，LCD的控制线由MCU单独提供(共3线)。

BDM程序下载和在线调试仅占用MCU的单线1线，在设计之初是必须的，但当调试下载完成后，该引线也可当作普通I/O来使用或备用。

4 硬件电路的具体设计

根据前面器件选择和总体构建的考虑，本文完成的AM/FM车载收音机具体设计电路如图4。其中MC9S08QG8微控制器(MCU)的大部分管脚具有多重功能，电路设计中，即以MC9S08QG8为控制核心，实现显示、调谐、音频音效、功放输出等各种控制。

这里的AM/FM车载收音机应用原理图分作3部分。第一部分是MC9S08QG8 MCU所需的基本连接。第二部分是TEF6621调谐器与天线接收电路，第3部分是由PT2313和TDA7388组成的音频处理和功率放大输出电路，第4部分是16x2 LCD和编码电位器的人机交互电路。

汽车电池标准电压为12/24 V，本文设计中，采用DC—DC电压调整电路输出1路9 V电压和1路5 V电压，微控制器、显示部分及其他低压外设部分供电为5 V数字电压，调谐器TEF6621和音效芯片PT2313供电为9 V电压，功放TDA7388采用汽车电池直接供电方式。MCU的时钟电路无需外接晶振，直接使用MCU内部自带的时钟;图中TEF6621调谐器、PT2313、TDA7388及它的外围电路使用数据手册提供的工作所需的最低硬件要求。MCU与TEF6621调谐器、PT2313的连接按照标准IIC方式连接，MCU为主机，TEF6621、PT2313为从机，由SDA、SCL信号线通过不同的从机地址对两个器件进行基础配置和操作，实现调谐与调音功能。

MCU的8K FLASH和512字节的存储器资源对于基本收音机控制是足够的，另外，如需在本系统基础上进行进一步功能扩展，造成片内资源紧张，Freescale公司还提供了pin—to—pin兼容的MC908QG16/32等低成本升级方案。

5 结论

文中仅使用了一个Freescale MC9S08QG8低端微控制器，再加上集成单芯片AM/FM调谐器和音频功放电路及很少的一些连接线和硬件资源，已经具有完整具备调谐、调音及人机交互等功能的4x41W高品质低成本车载收音机，这说明车载多媒体应用并不一定总是需要高性能的微处理器和昂贵体积巨大的高保真处理音频器件，低端微控制器和单芯片调谐处理解决方案也能够满足车载收音多媒体系统基本要求，从而降低了车载音频解决方案的成本。同时，本文实现的车载收音机具有功耗低、元器件少、成本低、性能高、音效品质优、而且功能足的特点，是针对低端车辆车载收音机应用的一种精简解决方案。