基于USB主机和ZigBee的无线音响系统

只看该作者 · 2019-4-21 16:03

基于USB主机和ZigBee的无线音响系统

现阶段家用音响系统采用有线方式布线复杂、不易改动，而采用蓝牙技术无线传输音频数据系统成本过高。基于以上问题，设计了以TI 公司的MSP430F1611 为主控芯片，控制USB 接口芯片CH375读取U 盘内mp3 音频文件，并将其数据流通过ZigBee 网络传送给分节点，最后经音频解码芯片VS1003 解码输出的低成本、低功耗无线音响系统，将嵌入式USB 主机和ZigBee 技术创新性地应用于家用音响系统的无线数据传输。

1 引言

近几年来，随着嵌入式系统技术、网络通讯技术以及家电产业的迅猛发展，信息技术正逐渐渗透到人们的生活当中，智能家居设计也渐渐进入视野。然而，现阶段的智能家居设计，多采用有线设计，存在着系统结构复杂、不易改动等缺点。

本文设计了一种基于嵌入式USB 主机的家用无线音响系统，可以实现在不连接PC 机的情况下直接读取U盘或mp3 中的音频数据，并通过ZigBee 无线网络传输给家庭内部各个位置上的分节点，实现家庭音响的无线播放mp3 的功能，将人们从繁杂的布线中解放出来。

2 系统结构

系统主要由嵌入式USB 主机和ZigBee 分节点播放器组成。而USB 主机又是系统设计的关键，主要由USB接口、MCU 控制器、ZigBee 主节点和电源模块等组成，系统结构如图1 所示。

系统处理流程为：本地端控制器MSP430 通过CH375 按照相应的USB 协议，读取U 盘或MP3 中的音频文件，并将其传输给ZigBee 主节点。ZigBee主节点利用ZigBee 网络将音频信号发送给位于不同位置的ZigBee 分节点。分节点接收到信号后，经过处理，将数字信号传送给音频解码芯片，经解码后实现音频输出。

图1 系统结构。

3 系统硬件设计

3.1 USB 接口部分

3.1.1 CH375 介绍

CH375 是一个USB 总线的通用接口芯片，支持USB-HOST主机方式和USB-DEVICE/SLAVE 设备方式。在本地端，CH375 具有8 位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU 等控制器的系统总线上。

CH375的USB主机方式支持常用的USB全速设备，外部单片机可以通过CH375按照相应的USB协议与USB 设备通讯。CH375 还内置了处理Mass-Storage 海量存储设备的专用通讯协议的固件，通常情况下，外部单片机不需要编写固件程序，就可以直接以扇区为基本单位读写常用的USB存储设备（包括USB硬盘/USB闪存盘/U盘）。

3.1.2 U盘接口电路设计

由于CH375 和单片机采用并行方式通信传输速度快，编程简单，所以本设计采用并行连接方式。

图2 CH375 并行接口电路。

在CH375 芯片的复位期间，TXD 引脚用于选择通讯接口。如果CH375 在复位期间检测到TXD 引脚为低电平则启用并行接口。硬件连接方式如下：CH375的8 位双向数据总线D7~D0、中断输出引脚INT#、读选通输入引脚RD#、写选通输入引脚WR#以及地址输入引脚A0 分别接MSP430 的P3 口、P1.0、P4.4、P4.5、 P4.6 脚，由于在本系统中CPU 只有一片CH375 扩展，所以片选输入引脚CS#接地选通，接口电路如图2 所示。