MP3数字音视频技术论文

数字音视频技术实训报告

一、实训任务

矩力ATJ2085 MP3电路分析及MP3部分外围电路设计

二、基本要求

1．分析矩力ATJ2085 MP3整机电路并绘制其原理图

2．设计MP3麦克风、耳机，收音机模块电路

3．写出矩力ATJ2085 MP3整机电路分析报告

三、实训步骤：

1．写出矩力A TJ2085 MP3整机原理框图。

2．分析矩力A TJ2085 MP3整机电路。

3．MP3整机电路拆机分析。

4．设计MP3麦克风、耳机，收音机模块电路。

5．绘制矩力A TJ2085 MP3原理图。

6．完成矩力A TJ2085 MP3整机电路分析报告。

四、MP3电路分析及原理电路图：

(一)、ATJ2085 MP3 重要电路功能和特点.

现今市场上，最为我们熟悉的MP3芯片是炬力A TJ2085。ATJ2085于2004年9月推出，历经一年的发展，成为目前中低端市场占有率最大的解码芯片之一，唯一可以与之抗衡的只有Sigmatel 的STM3502。ATJ2085为LQFP封装，64针脚，采用内嵌式的MCU和24-bit DSP双处理器体系结构，分别完成针对操作事件控制和多媒体数据编/解码算法的系统级优化，通过数模混合信号技术，在单一硅片上集成了高精度ADC/DAC转换器、USB控制器，实时时钟RTC等。支持USB2.0(FULLSPEED)，支援MP3/WMA/W A V/WMV/ASF等格式媒体播放；支持MTV电影播放；支持JPG、GIF、BMP图片浏览。其系统集成度高，外围应用电路简单，拥有功能完善而成熟的开发工具和环境，降低了开发者整体研发成本，非常利于生产，可谓价格便宜量又足。采用ATJ2085的M3产品功能都相当丰富，而且拥有三大特征：第一，支持异度空间功能，所谓异度空间，即可以将磁盘进行任意两部分的分区，然后加密，保护文件的秘密性；第二，兼具AB复读、对比跟读、16级速度调节、LRC歌词显示等强大的学习功能；第三，录音格式可选择ACT以及W A V两种，并且支持电话本存储功能。兼具以上三个要素，则十有八九是采用ATJ2085的产品。而基于ATJ2085芯片的彩屏MP3还可以播放视频，格式多数为MTV，菜单结构为典型的旋转轮盘式，非常容易辨认。普遍的观念认为A TJ2085的音质不及价位相近的STMP3502，事实上，只要开发得当，技术有保证，基于ATJ2085的产品音质上并不逊色于3502甚至某些3520的产品

（二）、矩力ATJ2085 MP3 整机原理框图及原理图

（三）、主芯片模块

矩力ATJ2085主控IC的引脚资料:

ATJ2085引脚功能：

1、一般用途输入／输出的

2 、复位- SCU H 系统重设输入（有电源开关的话就不用再接复位键，没有电源开关就要接此复位键）

3 、VCC PWR// 数字电源

4 、接地 PWR// 数字地

5 、USBD- A/ H 万用串列总线数据减

6 、USBD+A/ H 万用串列总线数据加

7 、PAVCC PWR//为功率放大器的电源(二个旁路电容器是47或100 uF 和 0.1 uF)

8 、AOUTR 音频R输出

9 、AOUTL 音频L输出

10 、PAGND PWR// 功率放大器地

11 、VRDA 旁路电容器 ( 0.47 uF-1UF)

12 、MICIN 录音前置放大器输入经224电容(0.8 V-2.2V)

13 、VMIC 电源对于前置放大器,2.2 V 输出，经2.2K或4.7K电阻

14 、FMINL FM音频L输入经104-105电容

15 、FMINR FM音频R输入经104-105电容

16 、AGND PWR 音频地

17 、AVCC PWR 音频电源经104电容接地

18 、VREFI 电压基准输入 (1.5 V)

19 、AVDD PWR 输出经152稳压在1.5V输入到18脚

20 、VDDIO PWR 功率输出 ( 连接到 VDD)

21 、VP PWR(当有2个电源时连接，其他的连接到 VCC)

22 、LRADC 数位转换器输入,0.8--2.2 V,8 Bit 数位转换器（空）

23 、HOSCI 高频晶体振荡输入

24 、HOSCO 高频晶体振荡输出

25、第一 BATSEL设备组选择。 L ：一个设备组，H ：二个电源

26 、第一 DCDIS/ L 直流- 直流控制。 H: 直流-直流。 L: 直流的准许-直流。一般用途输入／输出的 GPIO_B0 BI Z Bit0 移植 B（现在25和26 是连接的，接3V VCC）

27、第一 KEYI0 1.9 驱动器/主要精检电路输入的 Bit0

28 、一般用途输入／输出的 GPIO_C2 BI 1.9 ma driver L Bit2 移植 C 一般用途输入／输出的 GPIO_B1 BI Z Bit1 移植 B

29、第一 KEYI1 1.9 驱动器/主要精检电路输入的 Bit1

30 、接地 PWR//地（27、29和35、40、41、vcc组成按键功能）

31、电池电压检测

32 LXVDD VDD 直流- 直流（空）

33 、NGND PWR// N通路的地

34 、LXVCC // VCC 直流- 直流（空）

35、第一 KEYI2 1.9 驱动器/主要精检电路输入的 Bit2

36 、CE3- O/ H 8080 接口 LCM 芯片（接LCM CE）

37 、CE2- O/ H (可选择的)（接第一片的10脚和第二片FLASH的9 脚）

38 、CE1- O/H （接第一片FLASH的9 脚）

39 、VDD PWR

40 、一般用途输入／输出的 GPIO_B4 主要精检电路输出的 KEYO0 O/ Bit0

41 、KEYO1 O 一般用途输入／输出的 GPIO_B6

42 、KEYO2 O 一般用途输出的 GPO_A1 （BN接USB5V经过了一个100K电阻）

43、（LCM-RST）GPO_A1

44 、GPO_A2（ELENA,背光输出控制）

45 、GPO_A0(LCM-A0) 第一 ICEDI3.5 驱动器/数据为检测输入到 DSU

46、ICEEN（ICEEN- 主SCU H DSU）（空）

47 、ICERST- 主 SCU H DSU 复置（空）

48 、VCC PWR// 数传电源

49、接地 PWR//地

50、存储器数据流的 D7 BI/ L Bit7(接FLASH的44脚)

51 、存储器数据流的 D6 BI/ L Bit6 (接FLASH的43脚)

52 、存储器数据流的 D5 BI/ L Bit5 (接FLASH的42脚)

53 、存储器数据流的 D4 BI/ L Bit4 (接FLASH的41脚)

54 、存储器数据流的 D3 BI/ L Bit3 (接FLASH的32脚)

55 、存储器数据流的 D2 BI/ L Bit2 (接FLASH的31脚)

56 、存储器数据流的 D1 BI/ L Bit1 (接FLASH的30脚)

57 、存储器数据流的 D0 BI/ L Bit0 (接FLASH的29脚)

58 、MWR- O/ H 存储器写(接FLASH的18脚，两片都要接 )

59 、MRD- O/ H 存储器读(接FLASH的8脚，两片都要接)

60 、CLE O/ L(接FLASH的16脚，两片都要接)

61 、O/ L 输入／输出的 GPIO_C1 BI H Bit1 集成电路连载数据 (接FLASH 的17脚) 62 、FM DATA(收音FM 数据) 63 、FM CLK(收音FM 时钟) 64 、VDD PWR// 电源

危险；反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化，因而降低可充电次数。 锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并防止特性劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC 及两颗功率MOSFET 所构成，其中保护IC 监视电池电压，当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET 来保护电池，保护IC 的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流／短路保护。

1、过度充电保护

过度充电保护IC 的原理为：当外部充电器对锂电池充电时，为防止因温度上升所导致

的内压上升，需终止充电状态。此时，保护IC 需检测电池电压，当到达4.25V 时（假设电

池过充点为4.25V ）即激活过度充电保护，将功率MOSFET 由开转为切断，进而截止充电。 另外，还必须注意因噪音所产生的过度充电检出误动作，以免判定为过充保护。因此，需要设定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪音的持续时间。

2、过度放电保护

在过度放电的情况下，电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低。采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象产生，实现电池保护功能。

过度放电保护IC原理：为了防止锂电池的过度放电状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过度放电电压检测点（假定为2.3V）时将激活过度放电保护，使功率MOSFET 由开转变为切断而截止放电，以避免电池过度放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1μA。

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功能方可解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作。

3、过电流及短路电流

因为不明原因（放电时或正负极遭金属物误触）造成过电流或短路，为确保安全，必须使其立即停止放电。

过电流保护IC原理为，当放电电流过大或短路情况产生时，保护IC将激活过（短路）电流保护，此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds(on) 当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电，运算公式为:

V- = I × Rds(on) × 2（V- 为过电流检测电压，I 为放电电流）

假设 V- = 0.2V，Rds(on) = 25mΩ，则保护电流的大小为 I = 4A

同样地，过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误动作。通常在过电流产生后，若能去除过电流因素（例如马上与负载脱离），将会恢复其正常状态，可以再进行正常的充放电动作。

（四）、液晶显示模块：

芯片7502引脚功能：

NC：收据控制填补，没有对使用者连接。

FR：这是液晶交流电信号输入／输出终端机。M/S="H": 输出。M/S="L": 输入。当NT7502 芯片在主/ 次模式中被用的时候,各种不同的FR 终端机一定被连接。

CL：这是显示时钟输入终端机。当NT7502 芯片在主/ 次模式中被用的时候,各种不同的CL 终端机一定被连接。

DOF：这是液晶遮没控制终端机。M/S="H": 输出。M/S="L": 输入。当NT7502 芯片在主/ 次模式中被用的时候,各种不同的DOF 终端机一定被连接。

CS1、CS2：这是芯片选择信号。当CS1=“L”和CS2=“H”时，芯片选择变成活跃，而且数据/指令输入/输出指令被激活。

RES：当RES放置到“L”时，设定被初值，重新设定被运行操作的RES信号标准。

A0：这是被连接标准微处理器地址母线最不重要的位，而且它决定是否这数据位是数据还是一个指令。A0=“H”，指示D0到D7是显示数据；A0=“L”时，指示D0到D7是控制数据。

WR：当连接到8080 MPU 的时候，这是活跃的地点。这个终端机连接到8080 MPU WR 信号。这信号在数据总线上的信号被闩住在WR信号的上升沿，当连接到6800系列MPU，这是读/写控制信号输入终端机。当WR=“H”：读；当WR=“L”：写。

RD：当连接到8080微处理器的时候，它是活跃的地点。这个填补被连接到8080微处理器的RD信号，和当这信号是“L”时，NT7502数据总线是一种输出状态；当连接到6800系列MPU 的时候，这是活跃的高点，它被当作6800系列MPU 的准许时钟输入使用。D0~~D7：这是一个8位双向数据总线。连接到8位或16位标准的微处理器数据总线。当串行接口被选择（P/S=“L”）的时候，D7服务像连续的数据输入终端机（SI）和D6服务像连续的时钟输入终端机（SCL）。在这次，D0到D5是放置到高阻抗；当芯片选择是停止时，D0到D7是放置到高阻抗。

DUTY0、DUTY1：

IRS：这个终端机选择为V0 为电压标准调整电阻器。IRS="H",使用内部的电阻器。IRS="L",不使内部的电阻器。V0 电压标准被一个外部有抵抗力的电压分配器放在虚拟现实终端机。只有当主操作模式被选择的时候, 这个填补被激活。当次操作模式被选择的时候, 它对"H" 或"L" 被固定。

HPM：这是电源驱动的控制终端机。HPM="H",常态模式；HPM="L",高度使模式有能量。

只有当主操作模式被选择的时候, 这个填补被激活。当次操作模式被选择的时候, 它对"H" 或"L" 被固定。

P/S：这是平行的数据输入/ 序列数据输入开关终端机。P/S="H": 平行的数据输入；P/S="L": 序列数据输入。下列各项应用仰赖P/S 状态:

当P/S="L",对D0 到D5 是赫兹。对D0 到D5 可能是"H" ，"L" 或开着

RD(E) 和WR(W R/) 对"H" 或"L" 被固定。关于连续的数据输入,随机存取储存器显示数据读不被支持。

C86：这是MPU 接口开关终端机。C86=“H”：6800系列MPU 接口；C86=“L”：8080 MPU 接口。

CLS：终端机习惯于选择是否使能够或使显示时钟内在振荡器电路失去能力。CLS="H": 内在振荡器电路被激活；CLS="L": 内在振荡器电路丧失能力。(需要外部的输入)；当CLS="L",经过CL 填补输入显示时钟。

M/S：这个终端机选择NT7502 芯片的主/次操作。主操作输出为LCD 显示需要的时间选择信号,当次操作输入时间选择信号必需为液晶显示,同步液晶显示系统。

VR：电压调整填补。应用电压在V0和VSS之间使用一个有抵抗力的分配器。

V0、V1、V2、V3、V4：液晶显示驱动器供给电压，这电压决定了经过液晶显示单元是阻抗转换通过一个有抵抗力的驱动程序或者一个放大器运转应用程序。电压应该是依照下列关系：V0>=V1>=V2>=V3>=V4>=VSS,当在芯片之上操作以电源驱动电路的时候，下列各项电压被供给到对应芯片的V1~~V4的电源电压选择是执行是通过设定LCD偏置指令。

VRS：选择内部电压标准或外部的电压标准。VRS=0时，使用内部的VREF；当VRS=1时，使用外部的VREF。

VEXT：这是外部输入的参考电压（VREF）为内部的标准电压，当VREF被外部使用时，它是有效的。

VOUT：DC/DC 电压转换器输出。

（五）、FLASH闪存模块

存储器可以分为硬盘式和闪存式；

硬盘式特点设备大，重，容量大，防震有要求，产品价格在中高端，功能设计比较多。硬盘式容量一般比较大而且相对来说大容量情况下价格比较便宜，现在的硬盘式基本都是几G以上，有的还超过20G，但硬盘式在防震与耗电上面需要做特殊的设计才能满足，一般现在带有硬盘的MP3都是相对高端一些产品，还有MP4也大部分采用硬盘式，其实就是容量大一些。因为硬盘的制作工艺决定了硬盘的成本主要集中硬件成本上，反而容量大小价格相差不是特别大，因此大部分硬盘容量越大，算下来的平均每M成本越低。

闪存式特点：可设计小巧也可设计功能丰富,轻，防震好，耗电，容量订制方便(128M-2G) 价格便宜，中低端产品。

闪存式是利用flash来做存储空间，特点是采用电子式的存储，没有像硬盘那样需要盘片与识读头，不存在机械识读过程，在防震上可以说不存任何问题，耗电也比较少，而且闪存式从成本上来说是比较便宜的，但是便宜只在于小容量的空间，大容量的闪存因为现在制造工艺的局限，高容量的闪存还是比较贵，而小容量(128M-2G)因为量产高，加上工艺成熟大部分已经降了比较低了。正因为闪存式的以上优点，所以他广泛应用在mp3等众多的产品当中，矩力ATJ2085 MP3所采用的闪存式存储，

其图形如下所示：

芯片及引脚图如下：

50、存储器数据流的D7 BI/ L Bit7(接FLASH的44脚)

51 、存储器数据流的D6 BI/ L Bit6 (接FLASH的43脚)

52 、存储器数据流的D5 BI/ L Bit5 (接FLASH的42脚)

53 、存储器数据流的D4 BI/ L Bit4 (接FLASH的41脚)

54 、存储器数据流的D3 BI/ L Bit3 (接FLASH的32脚)

55 、存储器数据流的D2 BI/ L Bit2 (接FLASH的31脚)

56 、存储器数据流的D1 BI/ L Bit1 (接FLASH的30脚)

57 、存储器数据流的D0 BI/ L Bit0 (接FLASH的29脚)

58 、MWR- O/ H 存储器写(接FLASH的18脚，两片都要接)

59 、MRD- O/ H 存储器读(接FLASH的8脚，两片都要接)

60 、CLE O/ L(接FLASH的16脚，两片都要接)

61 、O/ L 输入／输出的GPIO_C1 BI H Bit1 集成电路连载数据(接FLASH的17脚) （六）、背光灯模块

背光版块原理图如下：

背光模块：用发光二极管显示三种不同颜色的灯（绿、蓝、红），高电平导通同时三极管导通，反之截止。假如要使灯亮的时间长，即使三极管导通时间长。

MP3 USB接口电路分析

在MP3播放器中使用一个4针插头的USB接口，USB接口中一般有4根连线，分别

为供电连线（VCC）、数据输出（-DATA）、数据输入线（+DA TA）和连地线GND。

USB接口电路主要由USB接口插座、电阻、滤波电容、主控芯片等组成。其USB接口的VCC接MP3的供电电路，当接到电脑时，可以通过USB接口的5V电压为MP3供电；主芯片（BUSD-）连接到USB接口（-DA TA），（BUSD+）连接到USB接口（+DATA），则USB接口（+DATA）为高电平，USB接口（+DATA）为低电平。

当MP3播放器用USB接口连接电脑时，并打开MP3的电源开关时，由于USB接口（+DA TA）为高电平，USB接口（+DA TA）为低电平，所以电脑只要检测到USB接口（+DATA）为高电平，USB接口（+DATA）为低电平，就认为USB设备连接好，并向USB发出准备好信号。接着MP3播放器主芯片调取存储器中的基本信息及歌曲信息，通过USB接口发送给电脑主机的USB总线，电脑主机接收数据后，就会提示发现新硬件，并开始安装MP3播放器的驱动程序。驱动程序安装完成后，接着用户就看见MO3播放器存储器中的歌曲文件。

（七）、按键模块

按键电路模块分析

MP3按键电路主要包括电源开关按键电

路、功能按键电路、复位按键电路、锁定键电

路等。MP3按键电路主要由主控芯片来控

制，按键电路的五个端口分别与主控芯片的

41、42、27、29、35五个管角连接。

1．电源开关按键电路：电源开关用来控

制供电电路中的VCC，VDD电压的输出，当

按下开机键时，VDD电压通过R17加在开关管Q2的基极，使三极管导通，接着场效应管 Q8也导通，从场效应管输出2.66V电压到降压管D1，经过二极管D1降压后输出2V的电压，在主控芯片得到电压后，从主控芯片的P30引脚输出维持电压，通过电阻R2，R4后，加在二极管Q2的基极，使二极管的基极电压一直为高电平，同时保持供电电路一直处在工作状态，实现开机。

2．功能按键电路：主控芯片通过KO0，KO1端口不断发射扫描信号，当按下K4键时，主控芯片的KO1、K4、KI1组成一个回路，KI1可以接受到KO1，发出的信号，这时芯片开始控制播放功能。

3．复位按键电路：主要由复位开关、电阻、电容、主控芯片组成。正常状态下，RST 端口电压为低电平，当按下RESET键时，RST断口的电压由低电平变为高电平，主控芯片收到跳变信号，开始复位程序，实现复位。

4．锁定按键电路：功能是锁定MP3的各个按键，使按键不起作用，从而起到保护由于无意外碰到按键而改变播放状态。当按下HOLD锁定键后，VDDIO电压通过电阻R1，开关进入芯片A3端口，当芯片接到信号后，将各个按键锁定。

（八）、FM收音机模块:

主芯片通过场效应管导通后,信号通过滤波后去控制FM主控芯片正常工作,高频信号通过L 耦合后经过传给FM主控芯片, FM主控芯片,正常工作把信号经过滤波后再传回主控制芯片, 主控制芯片再把信号传到耳机.。以下是FM收音机原理图：

FM收音机模块原理图

工作过程如上图，首先由MP3 主芯片给予FM收音机一个高电平，接收到高电平后，收音机工作，信号从天线接收进来经过一个耦合电容流到FM主控芯片，再由左右声道输出，传到MP3 主芯片中，再由芯片驱动喇叭工作。图中右上角的模块为调频模块，主要由一个时钟信号与数字信号输出通过两个10k的上拉电阻来耦合实现的

（九）、耳机/麦克风模块

耳机接口的左声道连接线通过电感LL1和电容C31连接到ATJ2085主控芯片的AOUTL 端口；而右声道连接线通过电感LL2和电容C32连接到A TJ2085主控芯片的AOUTR端口。电容C33和电阻R9及电容C34和电阻R10主要起滤波作用，过滤掉输向耳机接口的杂波。当主控芯片将MP3解歌曲码并由功放模块处理后，由AOUTL和AOUTR端口输出，再通过电容和电感等传输到耳机接口，由耳机接口再传到耳机中。

电源VMIC经过电阻R15后提供给麦克风，声音信号经电容C37耦合滤波后连接到主控芯片ATJ2085。

耳机接口的左声道连接线通过电感LL1和电容C31连接到ATJ2085主控芯片的AOUTL 端口；而右声道连接线通过电感LL2和电容C32连接到A TJ2085主控芯片的AOUTR端口。电容C33和电阻R9及电容C34和电阻R10主要起滤波作用，过滤掉输向耳机接口的杂波。当主控芯片将MP3解歌曲码并由功放模块处理后，由AOUTL和AOUTR端口输出，再通过电容和电感等传输到耳机接口，由耳机接口再传到耳机中。

电源VMIC经过电阻R15后提供给麦克风，声音信号经电容C37耦合滤波后连接到主控芯片ATJ2085。

（十）、多彩DLA-608B和DLA-618B拆机

在机箱、鼠标等外设市场，经常可以听到多彩（DELUX）这个名字，而在mp3市场则比较新鲜。不过面对mp3这块肥厚的蛋糕，又有多少电子企业能抵挡得住诱惑呢？今天抵达的是多彩两款新品，分别是DLA-608B与DLA-618B，由于两款机器的外观设计都比较常见，于是我们决定对其进行更加深入的了解－－－拆机。

DLA-608B为扁平梭型设计，做工不错，闭合严实，把四个边角位8颗螺丝卸下，便成功将其解剖。

将上下两外壳拆下，剩下中间的框架和电路板！

实训总结

这个星期的数字音视频技术实训的任务是分析矩力ATJ2085 MP3 电路及MP3部分外围电路设计。通过实训我了解到MP3是由哪几个模块构成以及各个模块的功能，通过分析矩力ATJ2085 MP3 整机电路，对MP3 整机电路进行拆机分析，绘制矩力ATJ2085 MP3 原理图，及完成矩力ATJ2085 MP3 整机电路分析报告的这一过程。我对MP3有了一定的了解，懂得了MP3 的整机的工作原理，对我以后的工作有了一定的帮助。