基于USB主機(jī)和ZigBee的無(wú)線音響系統(tǒng)

　　1 引言

　　近幾年來(lái)，隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及家電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)正逐漸滲透到人們的生活當(dāng)中，智能家居設(shè)計(jì)也漸漸進(jìn)入視野。然而，現(xiàn)階段的智能家居設(shè)計(jì)，多采用有線設(shè)計(jì)，存在著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易改動(dòng)等缺點(diǎn)。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式USB 主機(jī)的家用無(wú)線音響系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在不連接PC 機(jī)的情況下直接讀取U盤(pán)或mp3 中的音頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給家庭內(nèi)部各個(gè)位置上的分節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)家庭音響的無(wú)線播放mp3 的功能，將人們從繁雜的布線中解放出來(lái)。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)主要由嵌入式USB 主機(jī)和ZigBee 分節(jié)點(diǎn)播放器組成。而USB 主機(jī)又是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，主要由USB接口、MCU 控制器、ZigBee 主節(jié)點(diǎn)和電源模塊等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　系統(tǒng)處理流程為：本地端控制器MSP430 通過(guò)CH375 按照相應(yīng)的USB 協(xié)議，讀取U 盤(pán)或MP3 中的音頻文件，并將其傳輸給ZigBee 主節(jié)點(diǎn)。ZigBee主節(jié)點(diǎn)利用ZigBee 網(wǎng)絡(luò)將音頻信號(hào)發(fā)送給位于不同位置的ZigBee 分節(jié)點(diǎn)。分節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理，將數(shù)字信號(hào)傳送給音頻解碼芯片，經(jīng)解碼后實(shí)現(xiàn)音頻輸出。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 USB 接口部分

　　3.1.1 CH375 介紹

　　CH375 是一個(gè)USB 總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE 設(shè)備方式。在本地端，CH375 具有8 位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線上。

　　CH375的USB主機(jī)方式支持常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)可以通過(guò)CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。CH375 還內(nèi)置了處理Mass-Storage 海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，通常情況下，外部單片機(jī)不需要編寫(xiě)固件程序，就可以直接以扇區(qū)為基本單位讀寫(xiě)常用的USB存儲(chǔ)設(shè)備（包括USB硬盤(pán)/USB閃存盤(pán)/U盤(pán)）。

　　3.1.2 U盤(pán)接口電路設(shè)計(jì)

　　由于CH375 和單片機(jī)采用并行方式通信傳輸速度快，編程簡(jiǎn)單，所以本設(shè)計(jì)采用并行連接方式。

圖2 CH375 并行接口電路。

　　在CH375 芯片的復(fù)位期間，TXD 引腳用于選擇通訊接口。如果CH375 在復(fù)位期間檢測(cè)到TXD 引腳為低電平則啟用并行接口。硬件連接方式如下：CH375的8 位雙向數(shù)據(jù)總線D7~D0、中斷輸出引腳INT#、讀選通輸入引腳RD#、寫(xiě)選通輸入引腳WR#以及地址輸入引腳A0 分別接MSP430 的P3 口、P1.0、P4.4、P4.5、 P4.6 腳，由于在本系統(tǒng)中CPU 只有一片CH375 擴(kuò)展，所以片選輸入引腳CS#接地選通，接口電路如圖2 所示。