基于USB主机和ZigBee的无线音响系统

3.2 主控制器与ZigBee无线网络部分

　　本系统采用MSP430F1611构成控制模块，采用CC2430 为核心的无线收发模块，核心芯片之间采用SPI 方式通讯，MSP430F1611采用主模式，CC2430采用从模式。

　　MSP430 系列单片机是美国TI 公司推出的超低功耗16 位混合信号处理器，具有精简指令集结构（RISC）以及丰富的寻址方式；拥有高性能模拟技术及丰富的片上外围模块；大量的寄存器以及片内数据存储器可参加多种运算；在8MHz 晶振工作时，指令速度可达8MIPS.这些特点即保证了可编制出高效率的源程序，又为系统的单片解决方案提供了极大的方便[3].

　　CC2430 的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4 标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250Kbps,可以实现多点对多点的快速组网。更重要的是，CC2430 只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。

　　MSP430 在低功耗节能方面表现突出，ZigBee的特色之一也是低功耗，选用这两种芯片，可以保证二者在功耗方面的一致性，有利于系统应用，同时也能保证工作的稳定性。

　　在电路设计中，利用MSP430 的P3 口接收CH375 读取的U 盘数据，并通过DMA 方式将数据传送给USART1,后者将数字音频信号以SPI 方式传送给ZigBee主节点。

　　3.3 音频解码部分

　　在接收端，ZigBee分节点接收到数字信号后，以SPI方式将数据串行传输给解码芯片VS1003,此时CC2420为主模式，VS1003为从模式。

　　VS1003是由荷兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片，其拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核VS_DSP,5K的指令RAM,0.5K的数据RAM,串行的控制和数据输入接口， 4个通用IO口，一个UART口；同时片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC以及音频耳机放大器。

　　VS1003通过一个串行接口来接收输入的比特流，比特流被解码后通过一个数字控制器到达一个18位过采样多位ε-ΔDAC.通过串行总线控制解码器。

　　除了基本的解码，在用户RAM中它还可以做其他特殊应用，例如DSP音效处理。

　　VS1003与单片机连接的引脚主要有7个，分别为SO、SI、SCLK、/XCS、/XRESET、DREQ、/XDCS.

　　只有保证它们与单片机正确可靠的连接，才能对VS1003 进行有效的操作与控制[4] .CC2430 与VS1003的连接关系如图3所示。

图3 CC2430 与音频解码芯片连接电路图。

　　4 协议的实现

　　4.1 USB 协议

　　USB 设备就是能够通过USB 来发送和接收数据，从而实现一定功能的实体。每个USB 设备都具有表明自身能力和所需资源的描述符。在设备第一次连接到主机上之后，首先要接受主机枚举，提供描述符。在得到主机的允许之后，设备就可以分得的USB 带宽，进行数据传输了。

　　系统通过简单的数据线上的电平变化检测到USB设备的接入与移出，接着主机和外设就按照事先约定的顺序执行一系列的信息交换，也就是主机复位设备->主机给设备供电->设备通过缺省的地址0 与主机通信->主机给设备分配地址->主机请求设备的一系列功能和设备描述符…，因此，在程序中，通过顺序的编程和中断的调度，就可以完成主机系统的标准的USB 活动。以上是主机软件的第一部分，主要实现对外设的配置，读取外设的信息，从而判断该设备属于USB 的哪一类，并确定下一步选用哪个特定的程序加以支持。

　　单片机系统中，限于系统的性能和要求，只需要支持某几个特定的类就可以了。本系统是一个在USBFlash 存储器中的应用，这个USB 主机需要支持的就是USB 的Mass Storage 类，那么程序就要实现USB的Mass Storage 类所规定的各种命令。主机的程序流程如图4 所示。

图4 USB 主机的软件流程。

　　整个主机协议的实现主要可以分为以下三点：

　　①单片机与接口芯片通信的实现。②主机最底层数据包发送的实现。③请求命令的实现。1,2,3,层层递进，一级比一级高级。