基于Coldfire和uClinux的硬盘MP3

便携式闪存（nandflash）mp3一路热销，闪存芯片也曾一度面临缺货，在这样的情况下，使用容量更大成本更低的硬盘作为存储介质的hdd-mp3播放器便应运而生。最为著名的硬盘mp3品牌苹果的ipod系列硬盘mp3已经取得了极大的成功，在3年时间内总共卖出了超过1千万台。笔者所在的公司——华恒科技也开发了支持 microdrive 微硬盘和1.8寸笔记本硬盘的mp3播放器解决方案，所采用的处理器是飞思卡尔半导体（freescale，原motorola半导体）的mcf5249。本文将就基于mcf5249的硬盘mp3产品设计作简单的介绍。

硬件设计

硬盘mp3播放器功能更加丰富、界面更加友善、操作更加灵活，可以支持更加复杂的文件系统以及文件管理、操作、检索等功能。需要支持运行更加复杂的软件。同时由于采用硬盘作为存储介质，功耗的问题更加突出。而通过软件可以实现更加灵活的电源管理功能。这就对处理器提出了更高的要求，除了完成音乐编解码处理以外，处理器控制能力也大大加强。目前市面上的硬盘mp3播放器采用的芯片有：freescale 的mcf5249/scf5250、sigmatel的stmp3550/3560等。在这之前已经有cd机和iriver的硬盘mp3播放器基于mcf5249取得成功。

有bga qfp 2种封装

主要功能:

·存储容量：10g

·105×60×19mm

·160g

·160×128像素的背光液晶显示屏

·mp3/wma/asf/wav

·usb 2.0接口

·fm调频收音

·数码录音功能

·支持多达38种语言显示

·5向导航式控制键

·6种均衡模式

·配备液晶线控

·支持wma和光纤输入输出

·锂电池，可以连续播放16小时

图一 iriver ihp-100：基于通用嵌入式处理器mcf5249的硬盘mp3

mcf5249以coldfire 32位微处理机体系结构为基础，主频120mhz-140mhz，带有96kb的芯片内sram，8kb的指令高速存、两个独立的uart和16位计时器、以及一个pll时钟。此芯片还带有ide/ata界面可支持cd-rom 或硬盘/cf 卡、软件监视时钟、gpio 线路、两个 i2c 接口、qspi、4 通道dma、和一个非粘合性sdram 控制器。另外，该器件还集成了一个芯片内12位dac和一个增强型乘法(emac)累加器，用于为音频及其他应用提供快速运算和信号处理所需的dsp功能。

freescale的mcf5249 微处理器设计用于音频电子设备、成像、保安/指纹识别认证和工业控制应用，工作频率为140 mhz 时性能可达125 dhrystone 2.1 mips，而功耗仅为每兆赫1.3mw。

图二 mcf5249 芯片内部架构

和sigmatel stmp3xxx系列解码芯片相比，mcf5249属于通用型32位嵌入式微处理器，和其类似的处理器如samsung 的arm9处理器s3c2410，目前已经有用其开发的闪存式mp3播放器。通用处理器的系统总线具有更强的驱动能力，可以扩展支持多种硬件模块、实现多种接口功能，如usb2.0、mono/cstn/tft lcd、有线/无线网络、红外、蓝牙等等。图三为一般硬盘mp3的硬件系统架构图。

图三 硬盘mp3 player系统架构图

针对硬盘mp3产品应用，华恒科技在推出支持微硬盘的便携式mp3播放器解决方案的同时，还和freescale联合推出了具有无线音乐服务器功能的hosea system开发系统，见图四：

图四 基于mcf5249的硬盘mp3播放器和无线音乐服务器

由于硬盘 mp3 的功能更加丰富，系统更加复杂，在硬件设计时需要更多的考虑器件的排布和走线的规范。mcf5249既有bga封装，也有qfp封装的芯片，开发商可以从实际硬件设计能力、产品尺寸要求、成本控制等方面综合考虑以决定选用的器件和pcb的层数。

和普通mp3不同的是，硬盘mp3要更多的考虑功耗方面的因素，以延长产品连续工作时间。需要通过多种手段来降低系统的耗电量，主要有以下几个方面：

·硬盘休眠。需要增加系统的缓存（sdram），以便预先将音乐读到内存中，以便让硬盘有空闲，而不需要

连续运转。

·lcd控制。通过灵活设置lcd背光亮度、动态调节自动关闭lcd背光、关闭lcd等方式降低lcd显示引起的功耗。

·cpu降频。mcf5249通过软件进行mp3、jpeg等的解码播放。经实际测试，cpu的主频和功耗几乎成线形关

系，所以当运行的应用不需要高主频时将cpu主频降低可以有效的降低功耗。

·关闭不需要的工作模块，如通讯、传输端口等等。

下表给出的是硬盘mp3主要器件及实现的主要功能：

项目 器件 功能介绍 处理器 freescale coldfire5249 140mhz rom amd am29lv320 支持固件升级 ram hynix hy57v281620hct 可缓存3-4首mp3音乐 lcd 多种单色、cstn、tft lcd ·可显示6-8行文字、图形，背光可调

·良好的用户界面。支持浏