多媒体处理部件和外部设备接口 课件

1、第九章第九章 多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口2多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI3多媒体处理部件多媒体处理部件MMAl许多信号处理算法需要反复操作，这种反复操作可以流水线处理。但是数据访问需要不规那么寻址，这些算法包括FIR滤波、相关和FFT处理。在许多系统的实现中，这些操作占据了整个处理周期的很大局部。l多媒体加速器MMA使得MC9328

2、MX1具有数字信号处理的功能，同时仍能保持对系统资源和总线资源的高效利用。 MMA与ARM9处理器核ARM920T处理器一起组成了一个混合操作环境。这种操作环境把RISC处理器的高效、简单与数字信号处理的强大的数值计算、重复操作相结合。在MMA的关键数字信号处理操作的支持下，RISC处理器完成算法核处理。这已经应用于包括MPEG或者MP3编/解码以及语音压缩/解压中，如G723.1、CELP或者GSM中的RPE-LTP。4多媒体处理部件多媒体处理部件MMAlMMA模块由两个主要部件组成：乘法/累加器MAC块和离散余弦变换DCT块。每块各有一组控制存放器。lARM920T处理器使能MMA中的信号

3、处理功能，然后这些功能通过存储器控制器自动发出数据访问请求给MC9328MX1的嵌入式SRAMeSRAM，以实现需要的功能。MMA能从eSRAM中读/写数据，输出数据存放在MMA的内部FIFO中。如果FIFO没有被去除，那么MMA处理停止，因此，没有输出数据被覆盖或者丧失。5MMA的根本操作的根本操作l存储器访问lMAClDCT/iDCT 6多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器

4、接口CSI7蓝牙加速器蓝牙加速器BTAl蓝牙是一个短距离无线链路，目标是取代电缆来连接便携式或者固定电子设备。l蓝牙技术具有鲁棒性Robustness、低复杂度、低功耗和低本钱的特点。l蓝牙工作于无需申请的2.4G ISM工业、科学、医学频带，同时采用了调频技术，以对抗干扰和衰减。l蓝牙系统提供点到点连接只涉及两个蓝牙单元或者一对多连接，这种情况下几个蓝牙单元共享信道。l蓝牙系统有射频单元、链路控制单元及一个支撑单元该单元用于链路管理和主机终端接口地功能。8MC9328MX1的的BTA的主要特点的主要特点l底层基带处理引擎特性；l跳频选择协处理模块；l32字每字为16位的位缓冲器Rx与Tx缓冲

5、器；l维护本地/估计蓝牙时钟；l与位/帧时序扩展相关的访问码；l可编程RF控制器支持两个RF前端；l连接到前端RF的SPI控制器；l时间、频率、包同步、最大似然序列估计MLSE/JD预处理器的接口检测，以提高RF的性能；l蓝牙应用计时器；l支持低功耗；lIP总线接口。9用于用于BTA的引脚配置的引脚配置 有15个引脚用于BTA模块。其中的13个引脚是和该设备上的其他功能复用，并且一定要被配置成BTA操作。10唤醒模块唤醒模块lBTA提供一个唤醒模块以便省电。l唤醒模块由一个以32kHz的时钟计数的唤醒计数器构成。该计数器可以被软件通过设置WU_CONTROL存放器的CLR_CNT位所复位。l通

6、过三个唤醒存放器可以编程掉电定时。当软件指定了一个Powerdown时，必须通过写存放器WAKEUP1、WAKEUP_2、WAKEUP_DELTA4来建立Wake_up计数。然后写WU_CONTROL存放器的PDE位来启动Powerdown过程。11蓝牙核蓝牙核l蓝牙核实现底层的有严格时间要求的基带子程序。l通过IP总线，蓝牙核中的大量存放器可以被写入控制字或者用以检测蓝牙核的状态。l蓝牙核中的主要功能模块包括：lIP总线接口；l序列器；l蓝牙流水线处理器；l位缓冲器；l相关器；l应用定时器；l跳频选择协处理器；lRadio控制。12IP总线接口总线接口l蓝牙核连接到IP2.0总线。lIP总线

7、时钟IPS_CONT_CLK范围为24100MHz。由于内部同步逻辑的缘故，运行超出这些频率范围外的时钟会导致接口失败。lIP总线时钟与内部的8MHz时钟不同步，且要比它快。l蓝牙模块动态地插入等待状态以使IP总线时钟核内部时钟同步。13序列发生器序列发生器l序列发生器是蓝牙核中地主要控制器。序列发生器处理其他BTA单元的所有的定时核同步任务。l序列发生器提供以下单元的控制：l蓝牙时钟；l中断产生；l顶层蓝牙流水线；l位和帧时序。14中断中断蓝牙提供3个中断线：一个由3个中断通过“或逻辑组成的高电平有效的中断线。该单次中断定义为“BTsys。一个被称为“BTtim的蓝牙应用定时器触发的中断；一

8、个在被称为“BTwui的唤醒序列中产生的中断。15蓝牙流水线蓝牙流水线l蓝牙核包括一个蓝牙流水线，所有低层次的处理在该流水线过程中由专用的硬件完成。流水线单元由序列器控制，然而，每一个单元包括一个附加的小控制器，以独立地实现其功能。这些流水线单元通过专用串行线来通信，当数据有效时，控制由请求/应答方式来完成。l流水线包括4个单元，用于处理输入核输出蓝牙包：HEC/CRC产生器核校验器；加密和解密引擎；白化核解白化逻辑；FEC编码和解码。16蓝牙包格式蓝牙包格式17位缓冲器位缓冲器l位缓冲器是一个512位的存储空间，有4种不同的用途，且是软件可访问的，被排成标为LW0到LW7的8个64位的长字。

9、软件把每一个长字看作四个连接在一起的可以单独访问的16位的字。lBTA采用时分的方法来减少需要的硬件数量。因为在接收或者发送功能中，需要该模块的功能在时间上不重叠，所以位缓冲器的时间分享是可行的。l在加密初始化或者相关的过程中，不允许用户访问位缓冲器的内容。18相关器相关器l相关器对输入位流作8倍过采样以提取位定时信息，并与64位访问码作相关。用软件将访问码写入BTA的存放器SYNCH_WORD_0、CYNCH_WORD_2和SYNCH_WORD_3。l通过改变THRESHHOLD存放器，相关器的门限值是可编程的，最近的相关窗中的相关峰值可从该存放器中读出。l在相关的过程中，由于位缓冲器是时分

10、的，所以禁止软件访问缓冲器。19应用定时器应用定时器l蓝牙核包括了一个12位的蓝牙应用定时器(BAT)，它可配置成产生周期性的中断。通过改变蓝牙应用定时器存放器，BAT是可编程的。当软件写入一个值到BAT存放器时，定时器就被初始化成该值。lBAT用8MHz的时钟计数，并在每一个时钟沿减1。当定时器计到满预定时间后，产生一个Bttim中断，并且计数器自动用写入BAT存放器的值重新加载。lBttim中断可以通过BAT存放器中的ENABLE位被屏蔽。20调频选择协处理器调频选择协处理器l蓝牙系统的频率选择方案包括两局部：l序列选择；l该序列与跳频点的映射以及RF模块频率综合器编程。l调频选择协处理器

11、用于根据蓝牙标准完成局部选择跳频频率的计算工作。软件必须完成F在蓝牙标准中指定的加法，并且执行取模操作。l通过写HOP0HOP4这4个存放器启动跳频选择。一旦该跳频选择被启动，软件可以从HOP_FREQ_OUT存放器中读回结果。软件必须完成序列选择的计算，并将选择的通道映射转换成RF模块频率综合器的编程参数。21Radio控制控制lRadio接口支持两种射频前端：lMotorola Radio、MC13180和SPI接口；lSilicon Wave Radio、SiW1502和SPI接口。l通过写RF_CONTROL存放器来决定所使用的接口。22多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部

12、设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI23串行外设接口串行外设接口lMC9328MX1有两个相同的串行外部接口模块SPI1和SPI2。由于引脚可用性的缘故，SPI2模块只能以主模式操作，它不支持SPI_RDY控制信号功能。lSPI1信号作为主要功能与GPIO端口复用。SPI2信号被连接到GPIO的“IN和“OUT端口上。用户必须配置相应的GPIO存放器，以便在这些引脚上得到SPI1和SPI2信号。l每一个SPI模块有

13、一个816位的接收缓冲器和一个816位的发送缓冲器。通过几个软件中断，SPI ready和从机选择控制信号允许快速数据通信。24可编程时钟相位和极性的四种组合可编程时钟相位和极性的四种组合lPHA=0，POL=0时，输出数据在时钟SCLK的下降沿改变，数据在上升沿输入。当CPU装载要发送的数据时，最高位最先被输出。lPHA=0，POL=1时，输出数据在时钟SCLK的上升沿改变，数据在下降沿输入。在SCLK信号的第一个上升沿，最高位最先被输出。lPHA=1，POL=0时，输出数据在时钟SCLK的上升沿改变，数据在下降沿输入。在SCLK信号的第一个上升沿，最高位最先被输出。lPHA=1，POL=1

14、时，输出数据在时钟SCLK的下降沿改变，数据在上升沿输入。当CPU装载要发送的数据时，最高位最先被输出。25控制串行外围设备主机的信号控制串行外围设备主机的信号l主机输出从机输入MOSIl主机输入从机输出MISOlSPI时钟SCLKl从机选择信号SSlSPI readySPI_RDY26SPI的编程模型的编程模型l每一个SPI模块包括8个32位存放器。lSPI控制存放器允许用户开放SPI，选择它们的操作模式，指定除数的值、时钟的相位和极性，配置控制信号SS和SPI_RDY对于SPI1而言，定义传输数据的长度。27多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l

15、9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI28多媒体卡多媒体卡/平安数字卡平安数字卡l多媒体卡MMC是一种由硬件卡实现的通用低本钱数据存储和通信的媒体，带有一个简单的控制单元和一个紧凑的、很容易实现的接口。l平安数字卡SD是多媒体卡的升级产品。它另外增加了两个引脚，这两个引脚专门用来满足新的音频和视频消费类电子产品固有的平安性、容量、性能和环境要求。物理形式、引脚分配和数据传输协议都与多媒体卡兼容。29MMC/SD模块的特性模块的特性l与多媒体卡标准3.

16、0版完全兼容；l与SD存储器卡标准1.0版和带有1个命令通道及4个数据通道的SDIO卡标准1.0版完全兼容；l支持到10块包括一块SD卡最高数据速率为20100Mbps的多媒体卡；l该模块的卡都受密码保护；l内建的MMC/SD总线的可编程频率计数器；l可屏蔽硬件中断：卡检测插入/移走和SD I/O，内部状态和FIFO状态；l包含一个集成的32位16位的FIFO；30MMC/SD模块的特性模块的特性l支持即插即用PnP；l支持许多SD功能，包括多路I/O及组合的I/O与存储器；l在一个SD I/O卡上支持到7路I/O和一个存储器；l卡可以中断MMC/SD模块；lMMC/SD模块是同Motorol

17、a单片机兼容的IP总线；l支持到卡的单个及多个块访问或流访问方式进行读、写或擦除操作；l支持SD I/O读等待，1位或者4位访问的中断检测。31MSHC模式的特性模式的特性l集成了用于发送和接收的8个字节4个半字的FIFO缓存；l集成了CRC电路；l主总线时钟支持HCLK的最大设置96MHz；l支持基于FIFO状态的可选择DMA请求条件的DMA；l当有一个识别到记忆棒的中断来的时候，会自动执行命令可以由On/Off触发；l内建串行时钟分频器：串行数据的最高传输速率为25MHz；l串行时钟分频器的外部时钟源引脚的最大输入可以到达HCLK的一半；32MSHC模式的特性模式的特性l把ARM920T核

18、写入到记忆棒命令器存放器将启动协议；l数据是由DMA请求或者由中断在输入数据期间向ARM920T核请求的；lRDY超时时段可以由串行时钟周期数来设置；l当超时发生时，中断可以被发送到ARM920T核上；lCRC在测试模式时可以关掉；l2个集成的一般意义的输入端口；l16位的主机总线访问机制不支持字节访问。33记忆棒接口记忆棒接口34记忆棒接口信号记忆棒接口信号lMC9328MX1提供对标准记忆棒接口的支持。l记忆棒接口信号与GPIO信号复用。说明如下：lMS_BS记忆棒总线状态输出lMS_SDIO 数据输入/输出lMS_SCLKO 串行协议时钟输出lMS_SCLKI 外部时钟输入，用作SCLK

19、分频器的外部时钟源lMS_PI0通用输入0。支持记忆棒插入/移走检测lMS_PI1通用输入1。支持记忆棒插入/移走检测lMSHC模块包含11个用户可访问的16位存放器。由于MSHC不支持字节操作，用户必须以字为单位进行操作。35多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI36UART1和和UART2lUART模块具有标准的RS-232非归0编码格式和与IrDA兼容的红外模式。

20、lUART发送和接收字符长度都是7或8位程序可选。lUART根据输入时钟和可配置的除数，产生波特率。l芯片边界的开路操作中，TXD引脚可配置为集电极开路操作。为了控制调制解调器工作和拥有红外IR模块，UART模块使用软件接口。红外模块对IrDA兼容串行进行编码和译码。37UART模块特点模块特点l7或8个数据位；l1或2个停止位；l可编程奇偶校验奇校验、偶校验和无奇偶校验；lUART2的调制解调器信息流控制的满8线串行DCE接口；l硬件流控制支持发送请求RTS和清0发送CTS信号；l软件流控制支持UART2的数据设备准备DSR、数据载波检测DCD和振铃指示RI信号；38UART模块特点模块特点

21、l边沿可选择RTS和数据终端准备DTR边沿检测中断；l不同流控制和FIFO状态的状态标志；l通过UART控制存放器1使串行IR接口低速、IrDA兼容使能；l表决逻辑改善噪声性能16过采样；l发送FIFO空中断禁止；lUART内部时钟使能/禁止；39UART模块特点模块特点l自动波特率检测；l接收器和发送器使能/禁止；lRTS、IrDA异步唤醒AIRINT和接收异步唤醒AWAKE中断可把ARM920T处理器从STOP模式中唤醒；l20个可屏蔽中断；l2个DMA请求TxFIFO DMA请求和RxFIFO DMA请求；l转义字符序列检测；l软件复位SRST。40通用通用UART定义定义l位时间发送或

22、接收一位数据要求的时间周期。l起始位逻辑0的一个位时间，暗示一个数据帧的开始。l停止位逻辑1的一个位时间，暗示一个数据结束。lBREAK 一帧中所有数据位，包括起始位，均为逻辑0。通常，这种帧发信号表示一条信息的结束或一条新信息的开始。l帧 起始位后紧跟一定数目的数据或信息，由一个终止位结束。41通用通用UART定义定义l帧出错当接收位信息流与接收器位计数器不同步，接收帧的终止位丧失时发生的情况。l奇偶出错 当帧的接收数据位计算的奇偶与RXD输入上的奇偶位不一致时，发生的情况。lIDLE NRZ编码格式且IrDA模式可选择极性的情况。l溢出错误 当UART接收缓冲器中已经有字符存在时，新接收到

23、的最后一个字符被忽略，以免覆盖已有数据。该错误说明软件对缓冲器的读操作跟不上接收数据的速度。42多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI43USB系统的组成系统的组成lUSB主机：总线主控制者，周期性地查询外设以便启动数据传送。总线上只能有一个USB主机。lUSB设备：总线从动设备，只与USB主机通信。除了响应主机外，它并不主动占用总线。lUSB互联：一类特殊的USB设备

24、，它用于增加附加的连接点，以便更多的USB设备可以加到总线上。44USB模块的特点：模块的特点：l与USB1.1兼容。l端点配置：六个管道可用于映射。l支持控制、批量和中断管道。l也支持同步通信管道。还支持帧匹配中断，它在指定的USB帧发生时通知所有用户。l通过一个存放器位支持远程唤醒。lUSB模块的操作限制为自供电模式。l全速操作12MHz。45接口的组成接口的组成46USB模块的通用收发器接口模块的通用收发器接口47USB模块通用收发器接口信号模块通用收发器接口信号lUSBD_AFElUSBD_ROElUSBD_VMO/USBD_VPO USBlUSBD_SUSPNDlUSBD_RCVlU

25、SBD_VPlUSBD_VM48多媒体处理部件和外部设备接口多媒体处理部件和外部设备接口l9.1 多媒体处理部件l9.2 蓝牙加速器BTAl9.3 串行外设接口l9.4 外部接口卡单元l9.5 UART1和UART2l9.6 USB接口l9.7 同步串行接口SSIl9.8 CMOS传感器接口CSI49SSI概述概述lSSI是一种全双工串行接口，使MC9328MX1可与不同的串行设备进行通信。这些串行包括标准编码/解码器、数字信号处理器、微处理器、用于实现Motorola串行外部接口的外部设备以及用于实现IntelIC音频总线标准和Intel AC97标准地第三方音频编码/解码器等l作为特色，S

26、SI以一种周期方式传送采样。SSI由独立的发送部件和接收部件组成，而两个部件均具有独立的时钟生成和帧同步功能。50SSI的性能的性能l独立异步或者共享同步的发送/接收部件，每个部件具有独立或者共享的内/外部时钟、帧同步，并均可作为主控或者附属部件；l使用帧同步的普通操作模式；l网络操作模式允许多个设备通过多达32个的时隙共享接口；l无需帧同步的门时钟操作模式；l可编程的内部时钟分频器；l可编程数据接口模式；51SSI的性能的性能l可编程字长8、10、12或16位；l帧同步与时钟生成的程序选择；l可编程IS模式主、从或普通模式选择；l接收与发送部件的时钟生成和帧同步的完全独立对于AC97标准，时

27、钟由外部生成而帧同步那么由内部生成；l工作在同步模式的主模式下，SSI_RXCLK引脚可以配置为过采样后的SYS_CLK；lSSI下电特性；lSSI信号与端口B或者端口C的引脚连接。52SSI的结构的结构53编程模型、数据和控制引脚编程模型、数据和控制引脚lSSI模块包括10个用户可访问地32位存放器，还包括两个16位内部存放器以及两个816位地内部FIFO。通过对这些存放器进行编程来确定SSI的工作方式和状态。lSSI有6个输入/输出引脚。根据端口配置，这些引脚可以同端口B或者端口C引脚共享。54SSI的操作模式的操作模式 SSI有3种根本操作模式，通过选择同步或异步协议可以得到更多模式。普通模式：异步协议；同步协议。网络模式：异步协议；同步协议。门时钟模式：仅限于同步协议。55外部帧和时钟操作外部帧和时钟操作l当采用外部帧同步和时钟信号时，在帧同步信号的上升沿以前至少需要4个时钟周期的延时。lSSI_TXFS引脚或者SSI_RXFS引脚上的数据传输将同外部时钟信号SSI_TXCLK或者SSI_RXCLK的上升沿同步。56SSI初始化操作初始化操作初始化SSI的正确顺序：进行上电复位或