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。
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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。
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