SD卡工作原理介绍和工作原理图

SD卡工作原理介绍和工作原理图
大容量SD卡在海洋数据存储中的应用
本设计使用8 GB的SDHC(High Capacity SD Memory Card，大容量SD存储卡)，为了方便卡上数据在操作系统上的读取，以及数据的进一步分析和处理，在SDHC卡上建立了FAT32文件系统。

海洋要素测量系统要求数据存储量大、安全性高，采用可插拔式存储卡是一种不错的选择。

目前，可插拔式存储卡有CF卡、U 盘及SD卡。

CF卡不能与计算机直接通信;U盘需要外扩接口芯片才能与单片机通信，增加了外形尺寸及功耗;而SD卡具有耐用、可靠、安全、容量大、体积小、便于携带和兼容性好等优点，非常适合于测量系统长期的数据存储。

1 SD卡接口的硬件设计
STM32F103xx增强型系列是意法半导体公司生产的基于Cortex-M3的高性能的32位RISC内核，工作频率为72 MHz，
O端口和连接到2条APB总线的外设。

内置高速存储器(128 KB的闪存和20 KB 的SRAM)，以及丰富的增强I,
STM32F103xx系列工作于-40,+105?的温度范围，供电电压为2.0,3.6 V，与SD 卡工作电压兼容，一系列的省电模式可满足低功耗应用的要求。

SD卡支持SD模式和SPI模式两种通信方式。

采用SPI模式时，占用较少的
I,O资源。

STM32F103VB包含串行外设SPI接口，可方便地与SD卡进行连接。

通过4条信号线即可完成数据的传输，分别是时钟SCLK、主机输入从机输出MISO、主机输出从机输入MOSI和片选CS。

STM32F103VB与SD卡卡座的接口电路如图1所示。

SD卡的最高数据读写速度为10 MB,s，接口电压为2.7,3.6 V，具有9个引脚。

SD卡使用卡座代替传输电缆，减少了环境干扰，降低了出错率，而且1对1传输没有共享信道的问题。

SD卡在SPI模式下各引脚的定义如表1所列。

2 SD卡接口的软件设计
本设计采用STM32F103VB自带的串行外设SPI接口与SD卡进行通信，这里只介绍SPI模式的通信方式。

2.1SD卡的读写
先对STM32F103VB的SPI_CRl(SPI控制寄存器)以及SPI_SR(SPI状态寄存器)进行初始化设置，使能SPI并使用主机模式;同时设置好时钟，在时钟上升沿锁存数据。

SPI通道传输的基本单位是字节，由STM32F103VB控制其和SD卡之间的所有通信。

要读写SD卡，首先要对其进行初始化。

初始化成功后，即可通过发送相应的读写命令对SD卡进行读写。

SD卡的读写流程如图2所示。

2.2 SD1.x与SD2.0标准的识别
由于大容量SDHC的出现，SD1.x满足不了SDHC的容量要求，标准已经升级为SD2.0。

但也因此出现了许多电子设备无法驱动大容量SD卡的情况，如何识别
SD1.x与SD2.0就显得尤为重要。

SD2.0的SPI模式初始化流程如图3所示。

判断是否为SD2.0卡，CMD8(SD2.0新增的命令)是关键。

若卡是SD2.0，则发送CMD8将会返回有效响应;若是SD1.x，则返回非法响应，这样就可以识别SD卡的类型。

SD1.x与SD2.0的最大不同在于命令地址的表示。

SD1.x的地址单位是字节，而SD2.0的地址单位是扇区，地址仍然采用32位4个字节来表示。

因此在读写操作时应该根据不同的卡对地址进行相应的处理，若是SD1.x则写入字节地址，若为SD2.0则写入扇区地址。

3 FAT32文件系统目前有3种FAT文件系统:FAT12、FAT16和FAT32。

它们的区别在于文件分配表(File Allocation Table，FAT)中每一表项的大小(也就是所占的位数):FAT12为12位，FATl6为16位，FAT32为32位。

本设
1
计选择FAT32文件系统。

由于文件存储在硬盘上占用的存储器空间以簇为最小单位，FAT32文件系统不适合管理容量低于512 MB的存储器。

簇如果太大，存储小文件会浪费大量的存储空间;如果太小，FAT表会变大，不方便管理。

综合考虑，FAT32每簇大小为4 KB。

3.1 FAT32文件系统结构
FAT32文件系统可以分为以下几部分;保留区(reserved region)，存放FAT文件系统的重要参数和引导程序;FAT区
(FAT region)，记录簇(cluster)的使用情况;根目录区(root directory region)，记录根目录信息，FAT32文件系统舍弃了这个区，根目录区可以指定为任意一个簇;文件目录数据区(file and directory data region)，是各种文件数据实际存放的区域。

保留区中的BPB表从扇区0偏移11个字节开始，共占25字
节。

表2是格式化为FAT32文件系统的8 GBSD卡首扇区中
读出的BPB参数内容。

逻辑加密存储卡芯片AT88SC1604卡的应用
摘要:本文介绍了目前应用较为广泛的AT88SC1604逻辑加密卡的特点和工作原理，同时给出了通过单片机控制操作IC卡的的应用实例及程序。

前言
IC卡按结构划分，可分为存储器卡和微处理器卡(CPU card)两大类。

逻辑加密卡与普通存储卡相比，内部结构较复杂，其存储区可以分成卡片设置区和应用区。

卡片设置区内存放与卡片厂商及发卡者相关代码和卡片密码;应用区又可以根据需要分为不同的分区。

逻辑加密卡的安全性相对较高，体现在:卡片设立主密码、每个应用分区具有各自独立的操作密码。

逻辑加密卡主要控制作用是:对数据存储区开放/关闭的控制;对数据存储区读/写的控制;对数据存储区擦除操作的控制以及对密码校验和错误次数计数及锁闭功能控制。

AT88SC1604卡的工作原理
AT88SC1604是由美国ATMEL公司设计的逻辑加密存储卡芯片。

它具有15704位的存储容量，是目前逻辑加密存储卡中容量较大的一种产品芯片。

芯片特点
(1) AT88SC1604芯片属于单存储器多逻辑分区结构。

主存储器除划分了特定的标志数据区和控制数据区之外，还将应用数据区分成四个完全隔离的子区，并在每个子区中配备了各自的读、写控制标志和写入/擦除密码以及密码输入错误计数器等逻辑控制。

(2) 芯片为串行传输方式，并满足ISO7816-3同步传输协议。

(3)芯片采用低功耗的CMOS工艺制造，每字位的读取时间为 s，写周期为
5ms。

(4) 芯片内部的存储单元具有至少10000次的擦除/改写循环次数。

数据保存期为10年。

2
芯片存储分区结构及定义
AT88SC1604芯片分为制造商代码区、发行商代码区、用户安全密码区、用户密码比较计数区、个人代码区以及四个应用区。

每个应用区都由密码区，密码比较计数区，擦除密码区和擦除密码比较计数区、应用数据区和存储器测试区组成。

(1) 制造商代码区(FZ)
该区里记录的卡芯片生产商的特定信息(例如:生产批号、日期、以及特别制定的特征代码)，由制造商在芯片出厂前写入。

在控制本区的熔丝(FUSHl)没有熔断时，该区的存储单元可以象普通的EEPROM存储单元一样进行擦除和改写。

一旦熔丝熔断，所写入的"制造商代码"就不可再更改。

(2) 发行商代码区(IZ)
:发行批号、日期、地区范围编号以及特定用户编号等特征代码)。

当控该区用于记录卡片发行商的特定信息(例如
制本区的熔丝没有熔断时，该区的存储单元内容可以自由的擦除或改写。

在个人化处理过程完成之后，控制该区的熔丝(FUSH2)熔断，即可将注入的“发行商代码”完全固化。

这一代码也是识别卡片的真伪，区分卡片应用类别的重要标识。

(3) 个人代码区(CPZ)
该区用于存放个人身份标识数据。

该区使用上受芯片的“用户密码”的保护。

当“用户密码”比较成功，该区可读可写可擦除。

“用户密码”比较不成功，该区只能读而不能写入和擦除。

(4) 用户密码区(SC)
这个密码区是整个存储器的“总控制开关”。

使用前，由授权持卡人预先输入的一个安全代码作为“参照字”储存在这个存储区里。

使用时，必须输入一个“校验密码”。

芯片将输入的“校验密码”与内部存储器的“参照字”一一比较。

如果比较结果一致，IC卡将开放整个芯片储存器(包括各分区的控制密码和各应用数据区)。

各区的“安全密码”区SCn(n=l，2，3，4)与SC的作用是完全类似的。

1，2，3，4)来说，其比较操作要受到对应“应用区密码”比较计数器(SnAC)的计数对于各分区的密码区SCn (n,
控制。

当连续8次输入密码错误，SCn将被锁死。

(5) 密码比较计数区(SCAC)
该区对连续输入的错误密码的次数进行累计。

当连续8次不正确的比较操作之后，芯片将被锁死。

芯片被锁死之后，将拒绝任何的擦除、写入和比较的操作命令。

该区是8位长，按位写入方式操作。

在芯片初始化时是全“1”状态，即读出值为“FFH”。

在每次比较输入的密码时，先按从高位到低位的顺序找第一个为“1”的位，将此位写“0”，然后将新输入的“校验密码”与原存储在SC区的“参照字”进行比较。

比较操作本身由芯片内部自行完成，而比较结果则通过置
SV标志来判别，即比较成功时SV被置“1”。

比较不成功，SV保持原来的“0”状态。

在连续8次比较错误过程中每次比较操作之后计数器的计数值分别为
“7FH”、“3FH”、“1FH”、“0FH”、“07H”、“03H”、“01H”、“00H”。

当计数器为“00H”后，后续的比较操作命令由于无法在“SCAC”区中找到一个为“1”的位，因而芯片拒绝继续执行比较操作。

SnAC(n,1，2，3，4)的作用与SCAC是类似的。

操作控制也完全一样。

只是SCAC是限制对SC区的比较操作。

而SnAC则限制对SCn区的比较操作。

SCAC的控制级别最高。

当SCAC为“00H”后，芯片内部封锁了对SC区的比较操作，从而使对SCn的比较也被禁止。

如果SCAC为非“00H”值，在对SC区的比较密码操作成功之后，SCn能否进行比较操作就由SnAC区的状态值来决定。

SnAC区在连续8次比较输入过程中，每次比较操作之后计数器的计数值与SCAC的8个值一样。

(即分别为“7FH”、“3FH”、“1FH”、“0FH”、“07H”、“03H”、“OlH”、
“00H”)当SnAC为“00H”时，则“应用n区”将被锁死。

(6)擦除密码区(EZn ,n,l.2,3,4)
该区用于存储擦除应用区操作的控制密码。

这些密码一般由发行商使用。

在个人化处理时输入的最后一组“擦除密码”，在芯片熔丝FUSE2熔断之后将使“擦除密码”保存在该区内。

该区不再能读出、写入和擦除，只能进行比较操作。

在使用过程中如需对应用区进行擦除操作，都必须首先对相应的EZ区输送一个“擦除密码”与之比较，在“擦除密码比较计数器”不为“00H”的情况下，如果相比较的两代码完全一致，则相应的应用区的单元允许擦除，否则将禁止执行擦除操作。

(7) 擦除密码比较计数区(EnAC ,n=l，2，3，4)
擦除密码比较计数区的作用与SCAC的作用相类似。

它对各应用区擦除密码连续输入错误的次数进行累计。

最多连续8次不正确的密码比较之后，该区所控制的
应用区的擦除操作即被锁死，从而导致该应用区有可能成为只读和允许单次写入的状态。

3
(8) 应用数据区(AZn ，n,1，2，3，4)
该区主要给用户使用。

用于存储系统的相关数据记录和卡片标识等信息。

应用数据区的写入与读出分别由该区的前两位Pn和Rn以及SV标志的状态控制，擦除操作则由该区的擦除密码控制。

AT88SC1604设计了四个完全隔离的分区，其中1至3分区的单元容量分别是4K位、第4分区的单元容量为3.6K位。

(9) 存储区测试区(MTZ)
该区主要用于芯片生产后对EEPROM单元阵列进行各项性能测试该区不受任何控制区状态和标志状态的保护，允许对这个区进行读出、写人和擦除操作，但不能进行比较操作。

应用实例
基于上述1604芯片的特点，在石化系统的加油电路设计中，我们利用单片机芯片89C2051与IC卡电路组成一个独立系统，控制IC卡芯片的各项操作，该系统通过标准RS232通讯接口，与主控制板实现数据交换，这种电路设计在硬件方面兼容性较好，只要通过协调双方的IC卡通讯协议，可与任何带有RS232接口的控制板或微机相连接。

单片机芯片89C2051的6个端口通过IOC卡座与IC卡相连接，P1.2口控制IC 卡5V电源的通断，上电时单片机芯片处于复位状态， 6个端口均输出“1”，IC 卡电源处于断开状态，ICSW为IC卡的检测端，当IC卡插入后，该端口与地相接，P1.3口检测到IC 卡已插入卡座，即接通IC卡电源，IC卡操作完毕后，切断IC卡电源，并提示用户可以拔卡。

单片机芯片其他4个端口在接通IC卡电源后，根据对卡操作的需要，对IC卡进行复位，读卡，校对密码，擦卡，写卡等操作。

硬件电路
芯片的操作模式时序及设计程序
AT88SCl604芯片的操作模式有五种。

它们是通过配PGM、RST、CLK等引脚信号及内部地址计数器(IAC)的状态组合来实现。

芯片复位操作: AT88SCl604有两种复位方式:上电复位和控制复位。

上电复位: 上电复位是当芯片加电时的最初状态。

上电复位属于芯片
内部复位。

它将使芯片内部所有的隐含标志复位到"0"状态。

并使地址计数器复位到0位。

控制复位: 当CLK为低时，在RST脚上的一个下降沿将便芯片产生复位操作。

控制复位是将地址计数器复位到0位，而不影响任何内部标志的状态。

注:1)RST为高时禁止计数
2)在CLK端降低之后，延迟一个"复位维持时间"Trh(min 0.1 s)RST端复位(下降沿)，同时地址计数器清零。

地址计数器清零后延迟一个“数据复位有效时
间”Tdvr(max 2 s)第0位单元的数据被送上I/O线。

FWZCX: CLR ICPGM ;复位子程序 CLR ICCLK ;时钟端清0
NOP NOP
SETB ICREST CLR ICREST ;复位端清0
NOP NOP
SETB ICSDA RET
NOP
(2)读出操作: 在进行读出操作时，必须保证使RST脚和PGM脚同时保持为低。

如果对芯片各密码控制区进行读出操作，只能是在FUSE2未熔断且SV标志“1”时才能进行。

如果对芯片各标识数据区进行读出操作，除FZ和IZ区外，需要使SV标志置“1”后才能执行。

如果对芯片各应用数据区进行读出操作，需要在SV,1且Rn,1(n,1，2，3，4)状态下才能执行。

注:在CLK的下降沿时，地址计数器加1，地址计数器当前所指的地址单元的数据被输出到I/O线上。

因此，在整个时钟周期Tdk期间，包含了地址加1(INC)和读出(REA)两项操作。

读IC数据子程序(R2:需读IC卡字节数，R0:数据区存放低位首地址)
RICDAZ: MOV A,#KXXDZ ;卡信息地址送A MOV C,ICSDA ;位读到A
RLC A LCALL SADR ;寻卡地址
RICDA: MOV R3,#08 SETB ICCLK
RICDA1: SETB ICSDA NOP
NOP CLR ICCLK
4
NOP SADR1: SETB ICREST ;复位端置1 DJNZ R3,RICDA1 SETB ICSDA
CLR ICPGM MOV @R0,A ;8位数据送数据区
DEC R0 CLR ICCLK DJNZ R2,RICDA CLR ICREST RET SADR2: SETB ICCLK SETB ICCLK ; 寻IC卡位地址子程序(调用前16进制地址送ACC)
SADR: LCALL FWZCX CLR ICCLK MOV B,#08 CLR ICCLK
DJNZ R4,SADR2 MUL AB ;计算位地址: 16进制地址*8
MOV A,R5 MOV R4,A ;低位位地址送R4
JZ SADR3 MOV R5,B ;高位位地址送R5
DEC R5 JNZ SADR1 ;低位地址不为0转
MOV A,R5 SJMP SADR2 JZ SADR3 SADR3: RET DEC R5 ;
(3)比较操作:在进行比较操作时，必须保证使RST脚和PGM脚同时保持为低。

比较操作只能对芯片密码控制区
执行，且由芯片内部来判断。

在FUSE2未熔断时，只能在SV=0时，对SC区进行比较操作，对其它区的比较操作均为
无效操作。

SV=1时，芯片不做任何比较操作。

在FUSE2熔断后，只能在SV=0时，对SC区进行比较操作，对其它区的
比较操作均为无效操作。

注:上述芯片密码比较时序图中是假设密码计数器中前两位为0，第三位寻到1的处理时序。

有关芯片SC的时序关系如图2~5图所示:
从操作(B)到(F)，地址计数器不变，密码比较的过程是:
(A)比较安全密码/擦除密码序列
(B)在密码输入比较计数器中找出一位为“1”的位
(C)在这个为“1”的单元写“0”
(D)芯片输出“0”
(E)如果比较成功，在PGM的上升沿安全密码/擦除密码的相应标志
(SV,Sn或En)被置“1”，同时安全密码/擦除密码输入比较计数器
(SCAC，SnAC或EnAC)被擦除。

(F)如果擦除成功，相应安全密码/擦除密码标志被置“1”，芯片将输出“1”，否则芯片输出“0”。

(G)在CLK的下降沿，地址计数器加1，并输出下一位的状态。

MOV R3,#08 比较用户密码子程序(地址0AH,0BH)
CPSC: MOV R0,#CMM+2 BJMM2: RLC A MOV R1,#06 MOV ICSDA,C MOV R2,#02 NOP
LCALL MVITI SETB ICCLK MOV A,#0AH NOP
CLR ICCLK LCALL SADR ;寻址
MOV R0,#06 NOP
LCALL BJMMRET DJNZ R3,BJMM2
INC R0 ; 比较密码程序
BJMM: CLR ICREST DJNZ R2,BJMM1 CLR ICPGM MOV R2,#08;查8位 MOV
R2,#02 BJMM4: SETB ICSDA BJMM1: MOV A,@R0 NOP
5
MOV C,ICSDA BJMM6: SETB ICPGM
NOP JC BJMM5 ;是1转
SETB ICCLK ;指向下一位 SETB ICSDA ;写1(擦除) NOP NOP
CLR ICCLK SETB ICCLK NOP NOP
DJNZ R2,BJMM4 CLR ICPGM
NOP LJMP BJMM8 ;计数器为00,卡锁死转
BJMM5: SETB ICPGM LCALL DELY5 NOP CLR ICCLK
NOP CLR ICSDA ;写0
NOP SETB ICSDA SETB ICCLK NOP
NOP MOV C,ICSDA CLR ICPGM NOP
NOP SETB ICCLK LCALL DELY5 JNC BJMM7 ;擦除不成功(密码错)转 CLR ICCLK SETB FGICG1 ;置已校对密码标志 NOP RET
SETB ICSDA BJMM7: CLR FGICG1 ;建密码错标记 NOP RET
MOV C,ICSDA BJMM8: SETB FGICG2 ;置卡锁死标志 JNC BJMM6 RET
LJMP BJMM7 ;未写入0，转出错
(4)写入操作:写入操作实际包含着两种:当写入的数据为“0”时，本次操作称为“写入操作”。

当写入的数据为“1”时，本次操作称为“擦除操作”。

“写入操作”可以按位进行。

但“擦除操作”只能按字节进行。

即使操作时只对单独一位进行擦除，但执行的结果将使这一位所在的字节的所有8位全部置成“1”。

对芯片的任何一个允许写入或擦除的区域，其执行写入和擦除的必要条件是芯片的SV标志为“1”状态。

注:在CLK为低的状态下，PGM端从“0”到“1”，并延时一段“编程建立时间”(Tspr)之后，CLK端从“0”到“1”(这时是写入/擦除操作的开始)，在此刻之前的Tds(数据建立时间)由外部向I/O线给出写入数据。

CLK端在“1”状态应至少保持5ms(Tchp)之后，CLK端从“1”到“0”(这时是写入/擦除操作的结束)。

应特别注意结束写入操作的CLK端的下降沿并不会使地址计数器加1，而只是将刚写入的“数据”读出，以便外部验证刚才的“写入操作”。

WICDAB: RLC A WICD: MOV A,#KDWDZ ;送擦除卡低位首地址
LCALL SADR ;寻位地址 JC WICDAC ;该位为1,转 MOV R2,#30 ;擦除30字节SETB ICPGM ;打开编程位
SETB ICPGM LCALL CPESC3 ;擦除
MOV ICSDA,C MOV R0,#RAMDZ ;CPU的RAM中待写
MOV ICSDA,C 入数据地址
SETB ICCLK MOV R2,#30 ;写入30字节
WICDA: MOV A,@R0 SETB ICCLK LCALL WICDAA CLR ICPGM ;关闭编程位 INC R0 CLR ICPGM ;关闭编程位 DJNZ R2,WICDA LCALL DELY5 ;延时5MS RET CLR ICCLK
CLR ICCLK ; 向IC卡写入子程序
WICDAA: MOV R3,#08 WICDAC: SETB ICCLK
6
SETB ICCLK CPESC4: SETB ICCLK CLR ICCLK SETB ICCLK DJNZ R3,WICDAB CLR ICCLK RET CLR ICCLK
DJNZ R3,CPESC4 ; 擦除应用区1
DJNZ R2,CPESC3 CPESC3: SETB ICPGM ;打开编程位,擦除灰名
RET 单入口
SETB ICPGM ; 延时(R7)
SETB ICSDA DELY5: MOV R7,#0AH ;5毫秒延时 SETB ICSDA DELY: PUSH 07 SETB ICCLK DLY1: PUSH 07 SETB ICCLK DLY2: PUSH 07
DLY3: DJNZ R7,DLY3 CLR ICPGM ;关闭编程位
POP 07 LCALL DELY5 ;延时5MS
CLR ICCLK DJNZ R7,DLY2 CLR ICCLK POP 07
SETB ICCLK DJNZ R7,DLY1 SETB ICCLK POP 07
CLR ICCLK DJNZ R7,DELY MOV R3,#07 RET 结束
总希望随着MP3手机的兴起,用户不仅对手机音乐的音量、音质要求越来越高,而且对手机的存储容量的要求也越来越大,能多存些歌,可以省去频繁换歌的烦恼。

但目前一般手机自带的内存远远不能满足这些要求,而且很多手机平台也无法支持外接存储卡,为了解决这一问题,就需要有配套的存储管理芯片。

方泰电子的ft1780可以帮手机设计工程师很好的解决这个难题。

它不仅可以提供专业的MP3音乐,而且集成了SD/MMC存储卡接口,由于内置文件管理系统,可以方便地升级原有的手机产品,使之具有可更换外接SD/MMC存储卡的功能。

本文介绍了ft1780音频处理芯片的功能特点,并详细叙述了其在手机上的应用实例。

ft1780芯片内部结构和特点
图1是ft1780芯片的内部框图,从中可以看出,ft1780主要由7部分组成。

图1:ft1780芯片内部框图。

1. 主机接口:与Baseband相连,Baseband通过它向ft1780发命令和读取状态;
2. 音频/系统引擎:芯片的核心部分,完成64和弦MIDI合成,MP3解码,七段数字均衡器,文件系统管理,系统控制等功能;
3. SD/MMC卡控制器:完成SD/MMC卡接口功能;
24. 输入/输出控制器:完成IS接口,四路LED控制,马达和背光控制等功能;
5. 电源管理系统:可以关掉不用的功能模块,节省系统功耗;
6. 立体声耳机功放:可以直接驱动16ohm的耳机,输出功率可达到20mW以上;
7
7. 喇叭功放:可以直接驱动8ohm喇叭,输出功率可达到500mW以上;
ft1780芯片采用6mmx7mm 48Pin的BGA封装,与其它普通MP3解码芯片相比,它有以下几个主要特色: 1. 工作电流小,具有高效的省电设计电路,芯片内各模块可以单独控制开和关,可满足手机上不同的工作模式要求; 2. 支持全系列采样率和编码率的MP3数据,包括MPEG Version1 Layer3,MPEG Version2 Layer3和MPEG Version2.5 Layer3
标准,采样率范围是8~48kHz,编码率是8~320kbps,解码品质高,声音音质好;
3. 支持64和弦的铃声,支持自有的人声音效格式(FTF格式),同时支持自然音和背景音的播放;
4. 内置SD/MMC卡的文件管理系统程序,不需要手机的基带来解析SD/MMC卡上的文件系统,基带只要发简单的命令就可以控制ft1780的播放功
能,SD/MMC卡的数据可以不经过基带,由ft1780芯片自己读取和播放,这样可以大大减轻基带的负担,也因此拓宽了ft1780的应用面。

5. 内置高品质立体声耳机功率放大电路,输出功率大,并具有无耦合电容设计的耳机输出电路。

普通的耳机输出需要两个较大的隔直电容,若电容容量太小,会使低频响应变差,声音低频失真。

而无耦合电容设计可以节省成本,节省手机电路板宝贵的空间,增加耳机输出的保真度。

6. 内置喇叭功率放大电路,在8ohm喇叭上可以输出500mW以上的功率。

图2:典型应用示意图。

ft1780芯片的曲型应用
ft1780的应用电路比较简单,所需的外围器件很少,只需要十几个电阻和电容,典型应用线路如2所示。

通过调整R1和R3的比值可以调节ft1780内部输出到喇叭的增益,通过调整C1和C3可以调节喇叭输出声音的高频和低频特性,对于图中所列参数,R1=33k欧姆,C1=330pF,R3=33k欧姆,C3=0.1uF,增Gain=R1/R3=1,高频截止频率为F=1/(2*π*R1*C1)=14.6kHz,H
低频截止频率为F=1/(2*π*R3*C3)=48.2Hz。

从Audio In进来的音频信号可以通过控制从喇叭或耳机出来,并且可以根L
据需要通过R2和C2调节它的低频响应曲线。

图中,耳机的输出已用了无耦合电容设计,所以图上没有输出耦合电容,但要
8
注意的是,耳机的公共端不是通常的“地”,需是芯片上的虚拟地脚“HPR”。

另外芯片的VDDA脚可以直接与电池的正级相接,在不需芯片工作时,可以用软件来控制芯片进入"Power Down"状态,这时芯片的耗电只有几微安。

相关软件和播放流程
ft1780芯片的工作需要相应的驱动程序支持。

驱动程序采用模块化结构,各功能都有相应的程序,在Design In过程中,只要修改硬件相关的地址参数,加入中断服务程序(也可以使用定时器相关的查询模式),然后调用相应的API就可以正常工作(发出声音)了。

图3是软件模块示意图,下面简单介绍一下各模块的功能:
图3:软件模块示意图。

1. 硬件平台相关模块:需要根据手机平台的情况修改相应的参数,主要有芯片寄存器的操作地址,输入时钟的频率等;
2. MIDI模块:MIDI数据解析和处理,MIDI 播放控制和回调控制;
3. ADPCM模块:ADPCM数据解析和处理,ADPCM播放控制和回调控制;
4. FTF模块:FTF数据解析和处理,FTF播放控制和回调控制;
5. SD/MMC模块:SD/MMC命令解析和处理,SD/MMC播放控制和回调控制;
6. MP3模块:MP3数据解析和处理,MP3播放控制和回调控制;
7. 中断服务模块:对芯片的各个中断事件作相应的处理,主要补充数据,播放结束控制和出错信息处理等; 8. 驱动程序API模块:提供用户所需的所用功能的调用,用户不必关心具体底层模块的细节,只需与上层API打交道; 9. 用户参考模块:如何使用API控制播放的一个例子,也可以作为API的进一步包装,供用户直接使用。

下面我们介绍一下ft1780软件的使用方法。

播放Baseband上文件的流程
图4是播放Baseband上文件的流程图。

当用户想播放Baseband上的音频数据时,首先是要对ft1780芯片做初始化,然后对要播放的数据做预处理,驱动程序会分析数据格式,并根据格式自动调用底层处理函数,再下一步是启动中断或定时器、消息等机制,这一步的目的是启动后台处理任务,当进入播放状态时,需由后台任务完成后续的处理工作,最后就是发播放开始命令,开始播放声音,进入播放状态。

图4:播放Baseband上文件的流程图。

9
在播放状态下,ft1780芯片会根据内部运作情况发出中断请求,Baseband必需
在一定时间内处理相应事件,否则会出现声音停顿,不连续等现象。

在ft1780芯片内部有很大的FIFO(先进先出存储器)来保存播放的数据,可以适应低端Baseband
中断反应延时比较大的问题,保证声音播放的顺畅。

在播放过程中,Baseband随时可以调用相应的API来停止当前的播放,或读取播放信息,暂停/恢复等操作。

播放SD/MMC卡上文件的流程
图5是播放SD/MMC卡上文件的流程图。

当用户想播放SD/MMC卡上的声音文件时,首先是要对ft1780芯片做初始化,然后读出卡上的声音文件,选择要播放的文件,调用简单的API播放命令后,进入播放状态,芯片会自动读取卡上的数据,播放出声音,再下一步是启动中断或定时器、消息等机制,这一步的目的是启动后台处理任务,处理中断事务。

带SD/MMC存储卡接口的MP3和弦芯片ft1780
图5:播放SD/MMC卡上文件的流程图。

虽然看上去与播放Baseband上文件的流程差不多,但主要有以下不同:当播放Baseband上文件时,Baseband必须不断地送数据到ft1780芯片内部,中断会比较频繁(与所播放的文件的码流率有关),而当播放SD/MMC卡上的文件时,ft1780芯片自己从SD/MMC卡里读取所需数据,不需要Baseband的干预,在播放过程中基本上没有中断任务,只有在播放结束时会发出中断告知Baseband,由Baseband决定下一步的工作,如重复播放、或播放下一个文件,所以对Baseband的要求更低,适应性更广。

在播放过程中,Baseband随时调用相应的API函数,完成停止播放,暂停/恢复等功能。

,,,,,,存储卡控制芯片。