新型MP3解码芯片VS1001K及其应用

摘要：VS1001K是芬兰VLSI Solution公司生产的新型MP3解码芯片。该芯片内含高质量的立体声数模转换器（ＤＡＣ）和耳机驱动电路，支持PCM数据输入。它还具有体积小、功耗低、接口简单、价格便宜等优点。文中介绍了VS1001K的引脚排列、内部结构和主要特点。同时重点介绍了VS1001K的SCI控制接口中各寄存器的功能和地址以及SDI数据接口的操作方法。最后给出了VS1001K的应用电路。

１　引言

目前，ＩＮＴＥＲＮＥＴ网上和便携式播放器所使用的ＭＰ３音频数据压缩方法已经成为一种公认的行业标准了。这种方法以其压缩率高、音质好而迅速风靡全世界。但实际上，许多ＭＰ３播放器的核心就是一片ＭＰ３音频解码芯片。ＶＳ１００１Ｋ是芬兰ＶＬＳＩ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ公司推出的新型ＭＰ３解码芯片。该芯片内含高质量的立体声数模转换器（ＤＡＣ）和耳机驱动电路，它支持ＰＣＭ数据输入，同时具有体积小、功耗低、接口简单、价格便宜等优点。因而有望成为新型ＭＰ３解码器的首选芯片。

２　ＶＳ１００１Ｋ的功能结构

２．１ ＶＳ１００１Ｋ的引脚功能

ＶＳ１００１Ｋ具有两种封装形式：分别为２８脚ＳＯＩＣ双列式和４９脚ＢＧＡ球栅阵列式。图１给出了２８脚ＳＯＩＣ封装的引脚排列图。各引脚的具体功能说明如表１所列。

表1 VS1001K的引脚功能

引脚号	引脚名称	功      能
1	DREQ	数据请求端口
2	DCLK	SDI时钟信号输入端
3	SDATA	SDI数据输入端
4	BSYNC	字节同步信号端
5，9，28	DVDD	数字电源
6，10，27	DGND	数字地
7	XTALO	时钟信号输出
8	XTALI	时钟信号输入
11	XCS	片选，低电平有效
12	SCLK	SCI时钟输入端
13	SI	SCI数据输入端
14	SO	SCI数据输出端
15～17	TEST0	备用测试端口
18，21，25	AGND	模拟地
19，23	AVDD	模拟电源
20	RIGHT	右声道音频输出
22	RCAP	外接电容接入端
24	LEFT	左声道音频输出
26	XRESET	电路复位端，低电平有效

表2 SCI寄存器功能

寄存器名	地  址	类  型	功      能
MODE	0x00	RW	用于控制VS1001K的操作
STATUS	0x01	RW	当前VS1001K的状态信息
INT_FCTLH	0x02	-	内部寄存器，一般不用
CLOCKF	0x03	RW	控制时钟频率和倍频器
DECODE_TIME	0x04	R	确定解码时间（单位为秒）
AUDATA	0x05	R	声音数据
WRAM	0x06	W	用于向程序RAM写入用户程序
WRAMADDR	0x07	W	为WRAM操作设置基地址
HDAT0	0x08	R	读取MP3表头数据
HDAT1	0x09	R	读取MP3表头数据
A1ADDR	0x0A	RW	确定用户应用程序的开始地址
VOL	0x0B	RW	用于音量控制，高、低字节分别为左、右声道。音量取值范围为0～FF，0位最大，FF为最小
RESERVED	0x0C	-	保留
A1CTRL[0]	0x0D	RW	用于控制用户应用程序
A1CTRL[1]	0x0E	RW	用于控制用户应用程序

２．２ ＶＳ１００１Ｋ的内部结构

ＶＳ１００１Ｋ解码芯片内部集成有ＶＳ ＤＳＰ处理器，同时它还集成有立体声音频ＤＡＣ、立体声耳机放大驱动器、以及程序ＲＯＭ和程序ＲＡＭ等，此外，ＶＳ１００１Ｋ还带有串行的数据接口和控制接口。图２是ＶＳ１００１Ｋ的内部结构原理框图。

３　ＶＳ１００１Ｋ的工作原理

ＶＳ１００１Ｋ主要通过两个串行接口ＳＣＩ和ＳＤＩ来接收外部微处理器传送来控制命令和ＭＰ３数据。其中ＳＣＩ用于接收外部微处理器传送来控制命令，ＳＤＩ用来接收外部微处理器传送的ＭＰ３数据。

３．１ ＳＣＩ控制接口

对ＶＳ１００１Ｋ的控制主要是通过对ＳＣＩ中的１５个１６位寄存器进行操作来实现的。表２所列是ＳＣＩ的１５个１６位寄存器的名称、地址、类型和功能说明。实际上，对ＶＳ１００１Ｋ的主要操作都是通过ＭＯＤＥ寄存器来完成的，表３给出了ＭＯＤＥ寄存器各位的操作功能说明。

表3 MODE寄存器的操作方法

位	名    称	功    能	操作说明
0	SM_DIFF	差分输出控制	0为正常，1为左声道反相
1	SM_FFWD	快进	0为正常快速度，1为快进
2	SM_RESET	软件复位	0时不复位，1时复位
3	SM_MP12	是否解码MP1和2	0为只解MP3，1时解码MP1/2/3
4	SM_PDOWN	掉电控制	0为上电，1为掉电
5	SM_DAC	数模转换模式控制	0为一般MPEG解码，1为PCM解码
6	SM_DACMONO	立体声数模转换控制	0为立体声，1为单声道
7	SM_BASS	高/低音增强器	0为关，1为开
8	SM_DACT	DCLK触发沿	0为从MSB开始，1为从LSB开始
9	SM_BYTEORD	字节传送顺序	0为上升沿，1为降沿
10	SM_IBMODE	工作模式	0为从模式，1为主模式
11	SM_IBCLK	VS1001K在主模式工作时，用于DCLK频率设置	0时选512kHz，1时选1024kHz

ＳＣＩ和外部微处理器的通讯协议包括指令字节、地址字节和１６位字三部分。其中指令字节取０Ｘ０３时为读寄存器，取０Ｘ０２时为写寄存器；地址字节的主要用途是确定地址寄存器的地址，其范围为０Ｘ００～０Ｘ０Ｅ．而１６位字则用于指向指定寄存器写入或读出的值。图３所示是ＳＣＩ寄存器的读写操作时序。

３．２ ＳＤＩ数据接口

当外部微处理器通过ＳＤＩ接口向ＶＳ１００１Ｋ传送ＭＰ３数据时，在ＭＯＤＥ寄存器的不同设定下，ＳＤＩ可工作在主、从两种模式。

当ＳＤＩ在主模式下工作时，其ＤＣＬＫ信号由ＶＳ１００１Ｋ内部产生（具体是５１２ｋＨｚ还是１０２４ｋＨｚ由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＩＢＣＬＫ位决定），而当ＳＤＩ工作在从模式时，ＤＣＬＫ由外部输入。

ＳＤＩ通常以字节为单位来进行数据传送，并在ＤＣＬＫ的上升沿或下降沿（具体由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ＿ＤＡＣＴ位决定）将ＳＤＡＴＡ数据信号输入。数据传送时采用高位在前还是低位在前是由ＭＯＤＥ寄存器的ＳＭ ＤＡＣＴ位来决定的。ＳＤＩ采用ＢＳＹＮＣ信号来确保数据传送时不出现错位的情况。

图3、图4

    当ＳＤＩ在从模式下接收数据时，如果片内ＦＩＦＯ还有足够的空间，ＶＳ１００１Ｋ会发出一个高电平ＤＲＥＱ数据请求信号，以表示可以接收至少３２个字节的ＭＰ３数据。

４ ＶＳ１００１Ｋ的应用

图４是ＶＳ１００１Ｋ通过ＳＤＩ和ＳＣＩ接口与外部微处理器进行连接的应用电路。从图中可见，由于ＶＳ１００１Ｋ解码器在其芯片内部已经集成了数模转换器和耳机音频驱动电路，因而其外围电路十分简单。实际上，图４电路已经对ＶＳ１００１Ｋ与微处理器的接口电路进行了优化。

关于读写ＳＣＩ的寄存器或向ＳＤＩ传送ＭＰ３数据的软件编程，对于不同的外部微处理器，其软件编程可能会有所不同。但都不是很复杂。限于篇幅，本文不再赘述。