DVD处理器ES60X8在汽车音响系统中的设计

近年来随着我国汽车产业的兴起，与之相关的汽车多媒体技术也蓬勃发展起来。目前的汽车多媒体主要集中在视听技术方面。而DVD技术的成熟，给人们带来了清晰度更高、听觉感受更加完美、播放时间更长的视听效果，代表了当今汽车音响业界的发展方向。

汽车音响设计比家用音响设计有着更高的要求：由于汽车音响使用空间小、环境温度高，这就要更多地考虑抗高温抗干扰设计；同时，常有路面不平而造成颠簸的运行环境，这就要考虑汽车音响的抗干扰设计。

本文介绍的车载DVD音响系统，具有设计模块化、集成化、通用化，声像性能优越，抗震性好的特点。

系统结构

音响系统的编/解码系统有两种基本实现方法：一种是采用高速通用微处理器如DSP芯片，由DSP芯片身兼编/解码功能与系统控制功能，具有较好的灵活性和适应性。然而对DSP性能、开发要求和成本要求高，不利于生产厂家批量生产。另一种是采用成熟的专用视频芯片与性能要求不高的主控CPU构建。采用第二种方案与采用DSP进行全面的自行开发设计相比，将大大地减少硬件规模，缩短开发周期，增强系统可靠性，减少生产成本。

本系统采用DVD处理器ES60X8与主控CPU TMP87CH47U作为主构件，能够实现CD、VCD、MP3、DVD等多种格式的音响播放。ES60X8系列DVD处理器是ESS公司的产品，它包括两个并行处理单元，一个RISC处理器，一个向量引擎，和额外的硬件资源来执行特定的编码/解码任务。这些资源与两个分立的数据总线连接。ES60X8内建视频DAC，视频编码，直接输出模拟视频信号，有效简化外围电路。伺服电路读出的数据经ES60X8直接输出模拟视频信号与数字音频信号；ES60X8以EPROM作为程序/数据外部存储器，以SDRAM作为显示存储器。由于ES60X8进行了所有关于音频/视频信号的处理，主控CPU并不需要地址/数据总线，所以主控CPU仅需控制ES60X8与处理LCD显示面板及遥控器操作。系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图

系统采用的主要元器件有：

* ESS公司的208引脚QFP封装DVD处理器ES60X8进行MPEG1、MPEG2的音频/视频数据流处理。ES60X8可以支持DVD-Video， DVD-Audio， Video CD 1.1， 2.0， 3.0， Super Video CD (SVCD)， CD-DA，MP3， Kodak Picture-CD。同时内建4个10位视频DAC，提供模拟视频信号输出，省却在外围电路添加视频DAC。

* 系统主CPU采用Toshiba的44引脚QFP封装TMP87CH47U。它是主频为8MHz的8位高性能微控制器。包含CPU内核、ROM、RAM、I/O端口等完善的配置。同时具有看门狗(Watch Dog)定时器，5种节电方式，并且提供可以直接驱动LED的大电流输出能力。

* 音频D/A元件采用24位的WM8706，最高采样频率192KHz，带有音量控制的立体声DAC。

图2 DMA方式连线图

ES60X8的周边接口设计

ES60X8在汽车音响中的周边接口设计主要包括：与主控CPU接口、与音频DAC(WM8706)接口、与程序/数据存储器EPROM接口、与伺服电路接口。

ES60X8与主控CPU接口

ES60X8提供VFD(Vacuum Fluorescent Display，真空荧光显示屏)接口。

由于车载DVD系统一般要求即使在不放碟时系统主控CPU仍在低功耗运行，此时提供显示面板上的当前时间显示，主控CPU对ES60X8输出待机控制信号。
主控CPU向ES60X8提供VFD的时钟信号、VFD控制信号；ES60X8则通过VFD接口向主控CPU提供串行VFD数据信号。

ES60X8与音频DAC(WM8706)接口

ES60X8的音频接口是双向串行口，能与外部ADC/DAC连接，提供I2S格式的PCM音频数据。ES60X8提供两种音频接口模式：

*立体声，使用TSD0引脚传输串行音频数据。

*AC-3和DTS5.1声效，使用TSD0"TSD2传输音频数据。

本系统采用的是立体声声效，ES60X8向音频DAC(WM8706)提供音频DAC时钟，音频数据输出(引脚TSD0)与音频传输帧同步信号(引脚TWS)。

ES60X8与EPROM接口

ES60X8外接EPROM作为开机画面数据与部分显示程序存储器。

ES60X8与伺服电路接口

系统使用的是三洋DVD机芯，它采用双光头设计，能够兼读DVD、VCD 、CD、MP3。机芯随机配套伺服电路，简化了系统设计，节约了开发成本。

ES60X8与伺服电路接口主要包括控制信号与16位数据信号。

电子抗震设计：16MB SDRAM

一般的家用DVD播放机在播放碟片时并不会出现剧烈摇晃的外部播放条件，从而不需要考虑播放机的抗震问题；然而，车载DVD播放机的运行环境大大不同。由于一般的路面都会有小的不平整，会对碟片的播放造成一定的影响，如播放稍有停滞；在较大幅度的震动时(这是车载系统的一个不可避免的情况)，没有抗震能力的播放机就会出现长时间的停顿现象，到恢复正常读碟甚至可能耗时4"8秒。

我们设计的车载DVD系统在机械上采用TPE硅油阻尼器减震设计；同时，在电路设计上增加一片16MB的SDRAM作为电子抗震手段，从而即使在大幅度、长时间的震动环境下仍能保持流畅的播放效果。

ES60X8提供16位接口，与SDRAM/EDO连接，作为DVD的视频存储器。ES60X8外部存储器接口可以最大寻址128 MB，所以外接SDRAM/EDO的最大存储容量为16MB。

设计中的容量为16MB、存取时间为9ns的SDRAM足以在两个时钟周期内完成访问存储器的操作，总线访问可以在零等待情况下完成。系统的设计是预读DVD数据到SDRAM中，然后将SDRAM中的数据解码处理。由于标准单面单层DVD容量为4.7GB，播放时间为135分钟，理想情况下能获得16(MB)*135(分)*60(秒/分)/(4.7*1024(MB))=27秒的抗震效果。实际上由于软件效率较低等原因而不能达到27秒，实测结果能抗震6秒左右。为了取得更长时间的抗震效果，应该软件上改善数据存取效率。

SDRAM的PCB布线应注意其信号线应布在元器件层，且使用尽可能短的布线，同时过孔也应该尽可能的少，以减少由于信号路线的不连续而产生的反射现象。在布SDRAM的时钟信号线时，由于其时钟频率与解码器的工作频率相同，要注意合理布线以减少互扰。

同时，为了加快传输大批量数据的速度，ES60X8与SDRAM之间采用DMA进行数据传输而不需要占用ES60X8的资源，保证其解码速度。ES60X8内置DMA总线控制器，提供下面几个通道的32位数据交换：视频数据总线与存储器；视频解码器与存储器；ESS RISC与存储器；ESS RISC与视频数据总线。图2是ES60X8与16MB SDRAM的DMA方式连线图。

ES60X8的DSCK提供SDRAM的时钟信号；输出对SDRAM的控制信号。DB00"DB15是数据线，MA00"MA11是地址线。