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执行器节点由无线通信模块、音频控制子系统、扬声器以及供电模块等组成。除音频控制子系统外,其他功能模块均采用成熟产品。
执行器节点的主要功能由音频控制子系统完成,按实现功能考虑,其应包括大容量高保真数字音频信号存储、解码输出及多种播放模式选控等。为达到高保真的音质要求,声防音频信号的采样率选为44 kHz,采样位数确定为16 bit,其存储格式采用能较好兼顾压缩比和音质的MP3格式;为方便声防音频文件的升级,存储器选用了方便热插拔的SD卡或U盘。
现有的音频解码方案有硬件解码和软件解码2类。常用的硬件解码芯片有ST公司的ST016、SANYO公司的LC82310G等,使用时常配以单片机实现控制功能。为方便开发,已有厂商研制出将硬件解码器和单片机以及其他外围器件集成在一起的SoC芯片,如ATMEL公司的AT89C51SND1。
软件解码方案主要基于DSP平台和ARM平台构建,其中ARM平台可搭配嵌入式操作系统,能较好地管理和支持底层硬件设备,且有大量开源解码软件可供选择,软件移植比DSP平台相对容易。
2 方案1的构建及实现
2.1 方案1的硬件构成及实现
音频控制子系统的“单片机+硬件解码”构建与使用单独的硬件解码芯片配合其他控制芯片相比,SoC芯片在电路结构和开发成本上均有较大优势。AT89C51SND1是MP3解码应用中使用最多的SoC芯片之一。它实质上是一款集成了DSP硬件解码器的C51单片机,提供有USB DEVICE、SPI等设备接口,且有54个I/O口供用户使用。基于AT89C51SND1构成音频控制子系统的硬件结构见图2。