基于USB主機和ZigBee的無(wú)線(xiàn)音響系統

3.2 主控制器與ZigBee 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )部分

　　本系統采用MSP430F1611 構成控制模塊，采用CC2430 為核心的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，核心芯片之間采用SPI 方式通訊，MSP430F1611 采用主模式，CC2430采用從模式。

　　MSP430 系列單片機是美國TI 公司推出的超低功耗16 位混合信號處理器，具有精簡(jiǎn)指令集結構（RISC）以及豐富的尋址方式；擁有高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊；大量的寄存器以及片內數據存儲器可參加多種運算；在8MHz 晶振工作時(shí)，指令速度可達8MIPS.這些特點(diǎn)即保證了可編制出高效率的源程序，又為系統的單片解決方案提供了極大的方便[3].

　　CC2430 的選擇性和敏感性指數超過(guò)了IEEE802.15.4 標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)通信設備支持數據傳輸率高達250Kbps,可以實(shí)現多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。更重要的是，CC2430 只需極少外部元器件，性能穩定且功耗極低。

　　MSP430 在低功耗節能方面表現突出，ZigBee 的特色之一也是低功耗，選用這兩種芯片，可以保證二者在功耗方面的一致性，有利于系統應用，同時(shí)也能保證工作的穩定性。

　　在電路設計中，利用MSP430 的P3 口接收CH375 讀取的U 盤(pán)數據，并通過(guò)DMA 方式將數據傳送給USART1,后者將數字音頻信號以SPI 方式傳送給ZigBee 主節點(diǎn)。

　　3.3 音頻解碼部分

　　在接收端，ZigBee分節點(diǎn)接收到數字信號后，以SPI方式將數據串行傳輸給解碼芯片VS1003,此時(shí)CC2420為主模式，VS1003為從模式。

　　VS1003是由荷蘭VLSI公司出品的一款單芯片的MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS_DSP,5K的指令RAM,0.5K的數據RAM,串行的控制和數據輸入接口， 4個(gè)通用IO口，一個(gè)UART口；同時(shí)片內帶有一個(gè)可變采樣率的ADC、一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機放大器。

　　VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，比特流被解碼后通過(guò)一個(gè)數字控制器到達一個(gè)18位過(guò)采樣多位ε-ΔDAC.通過(guò)串行總線(xiàn)控制解碼器。

　　除了基本的解碼，在用戶(hù)RAM中它還可以做其他特殊應用，例如DSP音效處理。

　　VS1003與單片機連接的引腳主要有7個(gè)，分別為SO、SI、SCLK、/XCS、/XRESET、DREQ、/XDCS.

　　只有保證它們與單片機正確可靠的連接，才能對VS1003 進(jìn)行有效的操作與控制[4] .CC2430 與VS1003的連接關(guān)系如圖3所示。

圖3 CC2430 與音頻解碼芯片連接電路圖。

　　4 協(xié)議的實(shí)現

　　4.1 USB 協(xié)議

　　USB 設備就是能夠通過(guò)USB 來(lái)發(fā)送和接收數據，從而實(shí)現一定功能的實(shí)體。每個(gè)USB 設備都具有表明自身能力和所需資源的描述符。在設備第一次連接到主機上之后，首先要接受主機枚舉，提供描述符。在得到主機的允許之后，設備就可以分得的USB 帶寬，進(jìn)行數據傳輸了。

　　系統通過(guò)簡(jiǎn)單的數據線(xiàn)上的電平變化檢測到USB設備的接入與移出，接著(zhù)主機和外設就按照事先約定的順序執行一系列的信息交換，也就是主機復位設備->主機給設備供電->設備通過(guò)缺省的地址0 與主機通信->主機給設備分配地址->主機請求設備的一系列功能和設備描述符…，因此，在程序中，通過(guò)順序的編程和中斷的調度，就可以完成主機系統的標準的USB 活動(dòng)。以上是主機軟件的第一部分，主要實(shí)現對外設的配置，讀取外設的信息，從而判斷該設備屬于USB 的哪一類(lèi)，并確定下一步選用哪個(gè)特定的程序加以支持。

　　單片機系統中，限于系統的性能和要求，只需要支持某幾個(gè)特定的類(lèi)就可以了。本系統是一個(gè)在USBFlash 存儲器中的應用，這個(gè)USB 主機需要支持的就是USB 的Mass Storage 類(lèi)，那么程序就要實(shí)現USB的Mass Storage 類(lèi)所規定的各種命令。主機的程序流程如圖4 所示。

圖4 USB 主機的軟件流程。

　　整個(gè)主機協(xié)議的實(shí)現主要可以分為以下三點(diǎn)：

　?、賳纹瑱C與接口芯片通信的實(shí)現。②主機最底層數據包發(fā)送的實(shí)現。③請求命令的實(shí)現。1,2,3,層層遞進(jìn)，一級比一級高級。