PR818S媒體存儲盒系統設計
加入技術交流群
媒體存儲盒(Media Storage Box, MSB)推出的時機，是根據現階段PMP(媒體播放器)產品發展的限制、應用缺點與營銷難處所建議的數字移動多媒體設備。唯這類功能的商品化移動設備可整合的技術五花八門，發展與定位亦有很大的變化空間。以MSB產品為例，當初設計構想即與PMP營銷定位脫鉤，而把自己定位于PMP的替代衍生性商品，即所謂“多媒體硬盤外接盒”來銷售。但就MSB產品功能與規格而言，幾乎就是PMP的設計翻版，亦可說是PMP、個人視頻播放器(PVP)或MP4播放器等產品的前置技術發展平臺，這就是推出MSB此類硬盤型移動設備最重要的技術挑戰與思考依據。
MSB之所以選定矽瑪特公司(Sigmatel)的單芯片處理器(SoC)PR818S，在于其強大的技術優越性：
圖1：a. 一方為主體的三態方式。b. 互為主體的方式。
c.電源切換方式。 d.利用開關緩沖器隔離二者。
1. 強大運算能力
PR818S為380LTFBGA(小外形尺寸精細間距球柵陣列)包裝，封裝尺寸為16.5mil(W)×1
6.5mil(L)，球柵間距為0.65mil，使用0.13微米CMOS工藝，內置ARM922T 220MHz處理器。視頻編解碼包含MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4均采用硬件化架構(hardwired)，故在純為視頻運用時，ARM922T處理器尚有90%的運算能力盈余。而此運算能力符合廣大嵌入式產品的需求，如V2oIP電話(可視IP電話)、媒體網關、IP Cam等，對照前面所述，MSB可視為此類嵌入式產品發展的平臺。PR818S主要配合的操作系統為Linux Works公司提供的Blue Cat Embedded 4.0 tool，其Linux Code內核為Ver.2.4.18。
2. 優越的視頻質量
PR818S采用MPEG4 ASP的壓縮技術，其視頻質量己接近H.264的質量。分辨率可支持D1、NTSC 720×480、PAL 720×576至30fps(幀每秒)。同時具有全雙功同步解碼/編碼能力，此能力對于實現預約錄像(時移功能)實在不可或缺，能支持JPEG亦為PR818S另一特點，可至16M像素分辨率作為圖像頭端的輸入。
圖2：PR818S芯片級系統結構功能框圖
3. 低功耗
PR818S的核心運算電壓為1.2V，輸入/輸出為3.3V，芯片本身功耗只有350mW，MSB系統功耗亦低于1W，為便攜式嵌入式產品發展的重要元素。
4. 多元的外接功能
I2S接口—用來連接音頻便解碼器。此處音頻便解碼器為Wolfson公司的WM8978，內置PLL并能產生音頻時鐘至PR818S。
CCIR656/601接口—用來連接視頻解碼器與視頻編碼器，此處分別采用TI公司的TVP5150與ADI公司的ADV7179，二者均為低功耗設計，其中ADI7179內部支持3個DAC，可作為3種不同信號輸出。
IDE接口—用來連接內置硬盤，其2.5英寸兼容性在PR818S上測試良好。
MCU接口—用來連結以太網，此處以太網控制芯片為ASIX公司的AX88796L，除了USB連結外，尋求在網絡上的儲存應用(Network Attached Storage)。
圖3：基于PR818S的MSB功能框圖
SD接口—SD存儲卡是用來將數碼相機內容下載到PR818S中。
USB2.0接口—用來連結PC主機，此處使用來創惟公司(Gensys)的GL811E。GL811E為高速USB2.0到IDE的控制芯片，其有相當市占率與2.5英寸硬盤兼容能力。
硬件設計概念與設計突破
就MSB整個硬件設計而言，主要有二大瓶頸需仔細考慮：
1. IDE線路設計
創惟GL811E芯片與PR818S各為獨立個體，而且同一時間只能有一個可以工作，二者對HDD而言是相互并連，所以一般在應用上有四種方式：以一方為主體的三態方式，下拉另一方的復位信號來迫使它無法訪問HDD(圖1a);互為主體，一方工作時下拉另一方的復位信號(圖1b);以電源方式切換作法，使其一方有電源時，另一方無電源供給(圖1c);利用開關緩沖器(switch buffer)隔離二者(圖1d
一般市面上所采用的大部份為第一種模式，而此MSB硬件采用第三種方式，但以技術應用而言硬件工程師樂意采用第四種。簡言之，各有其優缺點。
2. 線路布局方面
整個電路板最難在于如何把PR818S內圈線走出PR818S外，主要原因在于PR818S的球間距(0.65mil)過小，最大線寬5mil且過孔必須在四球正中心，所以布局設計工程師無人用5mil線去走PR818S內圈線，當所有線拉出來后，一切均很容易了。
MSB系統的規格
MSB既然定位為PMP衍生性商品，其設計理想是像PMP一樣能提供“Video-To-Go”，只不過不能讓消費者“隨時隨地”欣賞影片，而是把影片從PVR或PC網絡上轉載下來，從計算機、監視器或電視屏幕(車載屏幕等)上播放影片，但它不只是播放影片，如前所述它還具有硬盤外接盒(U盤)、相片瀏覽器與錄像機功能：)。
圖4：MSB電路板布局
硬盤容量：2.5英寸容量高達120G
傳輸接口：高速USB2.0×1
高速以太網×1
影片播放支持：MPEG1(.Dat)、MPEG2(.MPG、.VOB)、MPEG4(.AVI、Divx)。
影片控制：播放、暫停、停止、快進、快進和聲音大小調節
影片錄像格式：MPEG4 ASP
影像檔案支持：JPEG
音樂播放支持：MP3 WAV
外接輸出：AV out/in將影片輸出/入至PAL或NTSC電視系統
三種語言：簡體中文 /繁體中文/英文
電源：外接電源供應器
尺寸：13cm(L)×7cm(W)
圖5：PCBA框圖
MSB產品是否能很快為市場所接受，價格當然是一大關鍵。至少，它解決了PMP“四不一無”的問題，即動力不夠，是指電池續航力可能不足，各式解壓縮可能吃力，LCD響應不順暢，很顯然MSB無此問題;畫面不清晰，是指掌上型尺寸面板、畫質、分辨率有限，觀賞上會有些壓抑與沉悶感，顯然MSB也無此問題;不夠便宜，目前HDD型PMP動輒300美元直逼PDA，而MSB之銷售為零售市場，硬盤是屬于售后市場;不夠“聰明”，是指視頻格式轉換困難(例如DV-MPEG4)，僅少數專家或玩家在計算機上編輯使用，而MSB有編碼功能，能從模擬視訊(如DV/VCD/VHS)直接錄像壓縮編碼成為適合播放的檔案并儲存;無足夠且便利的影片內容，是指一般適合小尺寸播放的影像準備與安排均屬不易，而MSB既然支持多種視頻格式，分辨率易高達D1，自然豐富了內容的來源來支持動態影像功能。
下一代系統規格的考慮
至于下一代MSB的設計發展方面，則往輕巧易攜帶的方向思考，如2.5英寸HDD改成1.8英寸HDD，電源則改為內置，LCD的種類與尺寸則是見仁見智，但不應是影響售價的關鍵因素。
MSB功能中有模擬視頻“直接錄像”，甚至進階到高端機種“預約錄像”，加上電視調諧器功能更是物超所值!此外，既然電源已內置提升USB設備至OTG(On-The-Go)功能，方便讀存儲卡(或U盤)或連接數字相機，搭配作數據庫與照片瀏覽器豈不更加是一臺超功能移動伴侶設備，這就是前述整合技術五花八門的原因。
評論