全新 32 位微控制器實(shí)現(xiàn)真正的單芯片DRM 數(shù)字音頻編解碼器

隨著近幾年數(shù)字音頻產(chǎn)品的爆炸性增長，市場上出現(xiàn)了很多芯片或者芯片組來滿足更高級的播放器要求。但是有些進(jìn)入數(shù)字音頻市場的產(chǎn)品也存在一些陷阱，事情并不是像選取適當(dāng)?shù)奶幚砥饔布菢雍唵巍?/p>本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/162478.htm

在近幾年，一直是單獨(dú)的音頻和多媒體播放器在占據(jù)市場的主體，但是一些消費(fèi)者也在試圖把他們的便攜式媒體播放器與其家庭或者汽車立體聲音響設(shè)備連接在一起，這也促使一些在家庭或者汽車立體聲音響設(shè)備市場的廠商把他們的高保真（HiFi）系統(tǒng)用于數(shù)字音頻時(shí)代。

采用計(jì)算機(jī)硬件
一些廠商已經(jīng)試圖在音頻和多媒體播放器中采用計(jì)算機(jī)硬件，這些硬件雖然在處理計(jì)算機(jī)多任務(wù)的龐大數(shù)據(jù)面前表現(xiàn)非常優(yōu)秀，但是卻給音頻設(shè)計(jì)師帶來了很大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在相對較慢的速度、不可預(yù)知的任務(wù)切換，以及相對較差的實(shí)時(shí)性能。這種計(jì)算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)受制于高功耗，并且為了實(shí)現(xiàn)無中斷的播放，需要很高的CPU運(yùn)行速度。另一方面，集成度不高也是問題，許多系統(tǒng)需要3或4個(gè)芯片，包括MPU、SDRAM、NAND閃存和音頻編解碼器。要進(jìn)一步削減芯片的數(shù)量已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)代晶圓工藝不允許把這些技術(shù)在同一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)。

專用集成電路途徑
另外也有一些廠商采用單芯片的專用集成電路（ASIC）模式。以往微控制器的處理能力只滿足解碼數(shù)字音頻內(nèi)容的部分需求，因此需要在現(xiàn)有微控制器中增加一個(gè)定制的MP3或者類似的解碼器。由于單一IC意味著可以設(shè)計(jì)一個(gè)更小的電路板，這種途徑長期以來被便攜式音頻播放器廠商認(rèn)為是一個(gè)優(yōu)勢方案。這種方式的另外一個(gè)優(yōu)勢在于其可降低功耗，因此允許采用體積更小的電池。之所以能夠降低功耗，部分原因是由于DSP需要較低的時(shí)鐘速率，同時(shí)也不再需要外圍存儲器總線。這種方案盡管有體積和功耗方面的優(yōu)勢，但也存在很大風(fēng)險(xiǎn)。由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的變化和消費(fèi)期望的改變，一個(gè)新產(chǎn)品可能在真正面市銷售之前已經(jīng)過時(shí)。

完美的音頻編解碼器
很明顯，理想的解決方案是采用已經(jīng)商用的微控制器，同時(shí)它應(yīng)具有一個(gè)功能足夠強(qiáng)大的CPU來解碼音頻內(nèi)容，不再需要定制音頻解碼器。這種方案具有所有單芯片ASIC的優(yōu)勢，而且由于沒有可能過時(shí)的硬件，使平臺能夠具有足夠高的靈活性來滿足消費(fèi)者需求方面的改變。

非常明確，哪里有需求，哪里就有解決方案。愛特梅爾公司最新發(fā)布的32位微控制器AT32UC3A3能夠提供所需要的DSP性能，并支持創(chuàng)新的DMA方案，這意味著可以實(shí)現(xiàn)高可預(yù)見性的音頻解碼器，能夠達(dá)到高級的音頻質(zhì)量。

軟件音頻解碼
AVR32微控制器的控制中心是AVR32 CPU內(nèi)核，其獨(dú)特之處在于可提供僅僅在高端CPU和DSP上才會有的寬范圍DSP指令。由于具有很高性能，使其不再需要定制的音頻解碼器硬件就可以對MP3數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼，而工作頻率只有20MHz稍高一點(diǎn)。由于CPU最高工作頻率可達(dá)72MHz，因此CPU有足夠的性能余量來處理AAC和AAC+等更“繁重”的音頻格式。除此之外，CPU還有足夠的性能來運(yùn)行操作系統(tǒng)、文件存儲以及通信，等等。

為了支持加密音頻格式的回放，愛特梅爾公司可提供AT32UC3A3系列的一個(gè)衍生產(chǎn)品，其內(nèi)置有256bit AES加密單元，這樣可以非常有效地提高數(shù)字加密音頻的解密速度。但是這種帶有AES加密單元的產(chǎn)品受到美國出口的嚴(yán)格限制，因此不面向傳統(tǒng)的消費(fèi)音頻設(shè)備市場。