基于ARM核的音頻解碼器單芯片系統(tǒng)

引 言

EP7209是世界上第一片既支持流行的MP3標(biāo)準(zhǔn),也支持諸如Microsoft Audio等快速涌現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻解碼器片上系統(tǒng)。EP7209在74MHz下運(yùn)行時(shí)其性能與基于100MHz英特爾奔騰芯片的個(gè)人計(jì)算機(jī)相同,且消耗的功率特別小：在2.5V電壓下,功耗不足170mW。它的arm核提供了一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)字信號(hào)處理器所能夠提供的處理能力,因此,互聯(lián)網(wǎng)音頻處理僅占用了該芯片50%的處理能力。這給嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員留下了高達(dá)25MIPS（百萬(wàn)條指令每秒）的處理能力用于實(shí)現(xiàn)其它功能。本文著重討論EP7209的結(jié)構(gòu)、功能、接口特性等及其在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、功能框圖及功能塊描述

圖1是EP7209的功能框圖。由圖1可知EP7209含有如下功能塊。

（1）arm720T處理器含有如下功能子塊：

①arm7TDMI CPU核。該CPU核支持Thumb指令集、核調(diào)試、增強(qiáng)的乘法器、JTAG以及嵌入式ICE。它的時(shí)鐘速率可編程為18MHz、36MHz、49MHz、74MHz。

② 內(nèi)存管理單元（MMU）與arm710核兼容,并增加了對(duì)WindowsCE的支持。該內(nèi)存管理單元提供了地址轉(zhuǎn)換和一個(gè)有64個(gè)項(xiàng)的轉(zhuǎn)換旁路緩沖器。

③ 提供了8KB的單一的指令和數(shù)據(jù)高速緩沖存儲(chǔ)器以及一個(gè)四路相聯(lián)高速緩沖存儲(chǔ)器控制器。

④ 寫緩沖器。

（2）38400字節(jié)的片上SRAM,可以在LCD控制器和通用應(yīng)用之間共享。

（3）內(nèi)存可以和高達(dá)6個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)展段接口,每個(gè)擴(kuò)展段有256MB,且等待狀態(tài)可編程。

（4）27位的通用I/O,可以多路復(fù)用,以在需要時(shí)提供額外的功能。

（5）數(shù)字音頻接口（DAI）可以直接與CD音質(zhì)的DAC和編解碼器相連。

（6）中斷控制器。

（7）先進(jìn)的系統(tǒng)狀態(tài)控制及電源管理。

（8）2個(gè)16550A兼容的全雙工UART,含16字節(jié)的發(fā)送及接收FIFO。

（9）SIR協(xié)議紅外線數(shù)據(jù)編解碼器,速率最高達(dá)115.2kbps。

（10）LCD控制器,16級(jí)灰度,可編程為1、2或4位每像素。

（11）片上的啟動(dòng)ROM,已固化了用于串行加載的啟動(dòng)代碼。

（12）2個(gè)16位的通用定時(shí)計(jì)數(shù)器。

（13）1個(gè)32位的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和比較器。

（14）2個(gè)同步串行接口,用于諸如ADC等Microwire或SPI外圍器件。一個(gè)接口支持主模式和從模式,另一個(gè)僅支持主模式。

（15）完全的JTAG邊界掃描和嵌入式ICE支持。

（16）2個(gè)可編程的脈沖寬度調(diào)制接口。

（17）1個(gè)用于和1或2個(gè)Cirrus Logic CL-PS6700 PC卡控制器器件相連的接口,可支持2個(gè)PC卡插槽。

（18）振蕩器和鎖相環(huán),用于由外部的3.6864 MHz的晶振產(chǎn)生內(nèi)核所需要的18.432MHz、36.864 MHz、 49.152MHz或73.728MHz的時(shí)鐘。此外還有一個(gè)外部時(shí)鐘輸入端（在13MHz模式下使用）。

（19）一個(gè)低功耗的32.768kHz的振蕩器,用于產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘所需要的1Hz時(shí)鐘。

所有的外部存儲(chǔ)器和外圍器件都應(yīng)連接到32位的數(shù)據(jù)總線D[0:31]上,并應(yīng)使用28位的地址總線A[0:27]和其它控制信號(hào)。