Funzionalità all’avanguardia per un riproduttore MP3

Oggi esistono tantissime applicazioni multimediali che richiedono la trasmissione di dati ad alta velocità. I progettisti devono dunque affrontare la sfida di raggiungere i livelli prestazionali richiesti da queste applicazioni, mantenendo al contempo il più possibile limitati il numero di componenti, lo spazio occupato dalla scheda ed il costo complessivo della realizzazione. Inoltre, devono garantire che non ci siano ritardi nel time to market, che potrebbero comportare la perdita di significative opportunità di profitto ed il rischio di essere anticipati dall’ingresso nel mercato dei prodotti della concorrenza, che annullerebbero il vantaggio competitivo. I sistemi di questo tipo, che gestiscono elevati flussi di dati e spesso integrano anche funzionalità touch-screen, si basano sempre di più su di un ristretto numero di sofisticati circuiti integrati che integrano su un solo chip una grande quantità di funzionalità, in modo da ottimizzare l’ingombro sulla scheda, la dissipazione di potenza ed il tempo di sviluppo. Il microcontrollore FT900 di FTDI è un controllore orientato a specifiche applicazioni che è stato recentemente introdotto insieme al controllore grafico FT800, sempre di FTDI, il quale integra un motore video integrato e un controllore dedicato per il touch-screen. Il sistema è composto fondamentalmente da una scheda principale che ospita il microcontrollore FT900 e da un sistema di sviluppo del componente FT800 collegati tramite interfaccia Spi e alimentati tramite la tensione di 5 V proveniente dal connettore micro Usb della scheda principale. Le funzionalità tattili e di sintesi sonora integrate nel componente FT800 insieme al controllore per schede di memoria SD e all’interfaccia I2S offerte dal microcontrollore FT900 rendono estremamente semplice la realizzazione pratica del sistema. Di conseguenza, basta aggiungere pochissimi componenti esterni. Il modulo codec esterno I2S consente di ottenere un’uscita audio di alta qualità, sia per le cuffie che per una linea diretta, collegabile in alternativa ad un amplificatore audio esterno. Il modulo codec contiene anche il mixer audio per la gestire la sintesi sonora dal FT800 e il segnale audio stereo MP3 dell’interfaccia I2S del FT900. Il modulo è in grado di pilotare direttamente le cuffie stereo. La linea di uscita invece può essere collegata a un amplificatore audio. Il nucleo di elaborazione proprietario FT32 del microcontrollore FT900 può lavorare a frequenze di clock fino a 100 MHz, è caratterizzato da un’architettura priva di latenza nell’accesso alla memoria programma ed è in grado di offrire una potenza computazionale di ben 281DMIPs. Questo core consente al FT900 di prendersi cura dell’elaborazione audio, mentre il circuito integrato FT800 si occupa del controllo touch e della visualizzazione grafica.

Il firmware
Le parti che costituiscono il firmware del lettore MP3 sono un modulo di gestione dei comandi grafici, un modulo di gestione della sintesi dei toni, un modulo di gestione dei comandi dell’utente, una pila SPI, un host SD con una pila di gestione della scheda SD, un file system, una pila audio I2S, un modulo di riproduzione audio ed un modulo di gestione degli eventi. Tutto il firmware di questa applicazione è stato sviluppato in linguaggio C nell’ambiente di sviluppo Eclipse (disponibile gratuitamente sul sito FTDI Chip). L’applicazione di esempio (che include i driver delle periferiche e le librerie) è memorizzata nella memoria flash interna da 256 kByte del microcontrollore. Un risparmio significativo di spazio e costo è stato ottenuto grazie al fatto che non è necessaria una memoria esterna. Questo esempio costituisce inoltre un riferimento a cui possono attingere i progettisti impegnati nella creazione dei loro sistemi.

Elementi hardware fondamentali
Il componente FT800 consente di realizzare in modo molto semplice l’interfaccia uomo-durante la progettazione del sistema. Grazie al suo innovativo approccio orientato agli oggetti, dove gli oggetti posso essere immagini definite dall’utente, caratteri, suoni ecc., è possibile progettare le interfacce uomo-macchina ad un livello di astrazione molto superiore, che non sarebbe stato altrimenti raggiungibile. Il risultato finale è un ciclo di sviluppo più breve e meno costoso. I progettisti possono realizzare una serie di pulsanti grafici attivabili al tocco (come play, stop, pausa) e le slitte per regolare il volume e il bilanciamento tra i canali. La qualità del display è garantita in quanto le immagini sono visualizzate con una risoluzione di 1/16 di pixel (invece che pixel per pixel), evitando così di dover ricorrere a buffer video o memorie flash molto capienti. Il controllore touch a quattro fili integrato e il controllore del singolo canale audio consentono di associare ad aree specifiche del display vari trilli, fischi e suoni tipo midi, in modo che i vari eventi di interazione tattile diano luogo a qualche forma di risposta sonora.
Il circuito integrato FT900 dispone delle risorse necessarie per elaborare il contenuto audio proveniente dalla scheda di memoria SD e per creare e visualizzare la playlist dei brani MP3, includendo anche le immagini delle copertine degli album associate ai brani e visualizzate come bitmap. Questo dispositivo è stato espressamente sviluppato per l’impiego in sistemi ad alta velocità e caratterizzati da un elevato onere computazionale. Il circuito integrato contiene anche un’interfaccia video per manipolare dati video con risoluzione Vga (640 x 480 pixel). Le caratteristiche uniche di gestione dello streaming di dati di questo circuito integrato evitano la necessità di protocolli più complessi, come l’accesso diretto alla memoria per il trasferimento interno di dati. Anche il supporto dei protocolli Usb 2.0 (480 Mbit/s), 10/100 Ethernet e Can bus è stato incluso, rendendo questo componente adatto per l’impiego sia in ambienti industriali che in ambienti di calcolo e consumer. I numerosi convertitori digitale-analogico e analogico-digitale incorporati nel chip consentono di trasferire i dati velocemente e facilmente tra tutti i tipi di sensori e attuatori presenti nell’applicazione. Grazie alla sua realizzazione mirata alla maggiore velocità, il dispositivo FT900 può offrire dei significativi vantaggi operativi in un’ampia gamma di applicazioni audio-video, tra cui gli apparati video over IP, i sistemi di sorveglianza, impianti audio di qualità, hardware per l’ispezione industriale ed i sistemi citofonici. Può essere impiegato insieme al circuito integrato FT800 oppure da solo, a seconda delle necessità. La scheda di sviluppo e il modulo di debug che lo completano possono facilitare i processi di sviluppo e di debug.

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