分享一种SH7264音频设备的开发方案

　　瑞萨公司的SH7264是SH7260系列控制器，SH2A-FPU 32位CPU核，最大工作频率144MHz，具有极好的信号处理性能和ROM代码效率，音频应用如MP3，WMA AAC数据格式的SH7264主要用于汽车音频、HDD音频和网络音频、汽车图像仪表盘和汽车信息以及性能设备如定点器、机器人等。指标、指标框图、入门开发板主要指标、框图和电路图、主要元件组件图以及音频DJ设备系统框图。
　　瑞萨电子早些时候推出了 SH7260 系列微控制器，围绕 SH2A-FPU 32 位 CPU 内核构建，具有卓越的实时处理能力，作为数字音频领域的解决方案。SH7262 和 SH7264 属于 SH7260 系列微控制器，144 MHz 的最大工作频率可在设备控制或数字音频信号处理等应用中实现更快的运行。这种出色的信号处理性能和 ROM 代码效率的结合意味着可以更快地执行数字音频应用程序所需格式的音频数据的压缩和解压缩，例如 MP3、WMA 或 AAC（高级音频编码），并减少程序大小。 得益于新增的大容量SRAM，不仅可以处理设备控制和数字音频相关的任务，而且视频显示功能可以在单个芯片上实现。提供充足的 1 MB 或 640 KB 片上 SRAM 用于视频显示。它可以配置为一个帧缓冲区来临时存储视频数据，这在实现图形显示功能时是必要的。充足的 SRAM 容量意味着可以使用 TFTLCD面板显示高达 WQVGA 尺寸（480 × 240 像素），无需外部 SDRAM 作为视频存储器。
　　SH7262 和 SH7264 提供新的视频显示控制器和数字视频输入引脚，用于图形和视频显示应用。数字 RGB 输出引脚允许以 RGB565 格式输出最大 WQVGA 尺寸（480 × 240 像素）的图像或视频。
　　这减少了所需的设备总数，并有助于降低系统的成本和功耗。
　　该 LSI 是一种单芯片 RISC（精简指令集计算机）微控制器，它包括以瑞萨原创的 RISC CPU 为核心，以及配置系统所需的外围功能。
　　该 LSI 中的 CPU 是 SH-2A CPU，它在目标代码级别为 SH-1、SH-2 和 SH-2E CPU 提供向上兼容性。它具有 RISC 型指令集、超标量架构和哈佛架构，可实现卓越的指令执行速度。此外，独立于直接内存访问控制器的 32 位内部总线架构增强了数据处理能力。该 CPU 使用户能够以比以前的微控制器更低的成本建立具有强大功能的高性能系统，甚至能够处理需要高速特性的实时控制应用。
　　这个 LSI 有一个浮点单元和缓存。此外，该 LSI 还包括系统配置所需的片上外围功能，例如用于高速操作的 64 KB RAM、1 MB 或 640 KB 大容量 RAM（32 KB 用于 1 MB 和640 KB 版本的 320 KB 由数据保留 RAM 共享）、多功能定时器脉冲单元 2、比较匹配定时器、实时时钟、带 FIFO 的串行通信接口、I2C 总线接口 3、串行声音接口、串行 I /O带FIFO、控制器局域网接口*2、IEBusTM*1控制器*2、瑞萨SPDIF接口、CD-ROM解码器、A/D转换器、NAND闪存控制器、USB 2.0主机/功能、视频显示控制器3、采样速率转换器、SD 主机接口、减压单元、电机控制PWM定时器、中断控制器模块和通用 I/O 端口。
　　该 LSI 还提供外部存储器访问支持功能，可以直接连接到各种存储设备或外围 LSI。这些片上功能显着降低了设计和制造应用系统的成本。
　　SH7264 主要指标：
　　CPU
　　瑞萨原创 SuperH 架构
　　在目标代码级别
　　兼容SH-1、SH-2 和 SH-2E 32 位内部数据总线
　　支持丰富的寄存器集
　　⎯16 32 位通用寄存器
　　⎯4 个 32 位控制寄存器
　　⎯4 个 32 位系统寄存器
　　⎯用于高速响应中断的寄存器组
　　RISC 型指令集（向上兼容 SH 系列）
　　⎯指令长度：16 位定长基本指令提高代码效率，32 位指令提高性能和可用性
　　⎯加载/存储架构
　　⎯延迟分支指令
　　⎯基于C语言的指令集
　　一次执行两条指令的超标量架构，包括一个浮点单元
　　指令执行时间：最多两条指令/周期
　　地址空间：4 GB
　　内部乘法器
　　五级流水线
　　Harvard 架构
　　浮点单元 包含浮点协处理器
　　支持单精度（32 位）和双精度（64 位）
　　支持符合 IEEE754 标准的数据类型和异常
　　两种舍入模式：舍入到最近和舍入到零
　　两种非规范化模式：清零
　　
　　浮点寄存器⎯16 个 32 位浮点寄存器（单精度··16字或双精度··8字）
　　⎯两个32位浮点系统寄存器
　　支持FMAC（乘法和累加）指令
　　支持FDIV（除法）和FSQRT（平方根） ） 指令
　　支持 FLDI0/FLDI1（加载常数 0/1）指令
　　指令执行时间
　　⎯延迟（FMAC/FADD/FSUB/FMUL）：三个周期（单精度），八个周期（双精度）
　　⎯itch （FMAC/FADD/FSUB/FMUL）：1 个周期（单精度），6 个周期（双精度）
　　注：FMAC 仅支持单精度
　　五级流水线
　　Cache memory 指令缓存：8 KB
　　操作数缓存：8 KB
　　128 项/路，4 路组关联，16 字节块长度配置，用于指令缓存和操作数缓存
　　回写、直写、LRU 替换算法
　　方式可用锁定功能（仅适用于操作数缓存）；方式 2 和 3 可以被锁定
　　中断控制器 17 个外部中断引脚（NMI、IRQ7 到 IRQ0 和 PINT7 到
　　PINT0）
　　片上外设中断：为每个模块设置优先级
　　16 个可用优先级
　　寄存器组可以在中断处理中快速保存和恢复寄存器
　　总线状态控制器
　　地址空间分为七个区域（0 到 6），每个区域最大 64 MB
　　以下特性可独立
　　设置为每个区域⎯总线大小（8 位或 16 位）：可用大小取决于区域。
　　⎯访问等待周期数（某些区域的读写访问周期可以指定不同的等待周期）
　　⎯空闲等待周期插入（相同区域访问周期之间或不同区域访问周期之间）
　　⎯指定要连接到每个区域的存储器可以直接连接到 SRAM、带字节选择的 SRAM、SDRAM 和突发 ROM（时钟同步或异步）。地址/数据多路复用 I/O （MPX） 接口也可用。
　　⎯ CMCIA 接口
　　⎯根据目标区域输出片选信号（CS0 至 CS6）（CS 断言或否定时序可由软件选择）
　　SDRAM 刷新
　　可选择自动刷新或自刷新模式
　　SDRAM 突发访问
　　直接内存访问控制器
　　16 个通道；外部请求可用于 SH7262 组中的其中一个，以及 SH7264 组中的两个。
　　可由片上外围模块激活
　　突发模式和循环窃取模式
　　提供间歇模式（支持 16 和 64 个周期）
　　传输信息可以自动重新加载
　　时钟脉冲发生器 时钟模式：输入时钟可以从外部输入（EXTAL 或 USB_X1）或晶体谐振器中选择
　　输入时钟可以乘以12（最大）通过内部PLL电路
　　产生Three类型的时钟：
　　⎯CPU时钟：马克西姆UM 144兆赫
　　⎯Bus时钟：最大72兆赫
　　⎯ eripheral时钟：最大36MHz的
　　看门狗定时器
　　On芯片单通道看门狗定时器
　　计数器溢出可以重置 LSI
　　掉电模式 提供四种掉电模式以降低该 LSI 的功耗
　　⎯睡眠模式
　　⎯软件待机模式
　　⎯深度待机模式
　　⎯模块待机模式
　　多功能定时器脉冲单元 2
　　基于 16 位定时器固定通道的最大 16 线脉冲输入/输出
　　18 个输出比较和输入捕捉寄存器
　　输入捕捉功能
　　 ulse 输出模式
　　Toggle、PWM、互补 PWM 和复位同步 PWM 模式
　　多计数器同步
　　互补 PWM 输出模式
　　⎯非重叠波形输出用于三相逆变器控制
　　⎯自动死区时间设置
　　⎯0% 至 100% PWM 占空比值可指定
　　⎯A/D 转换器启动请求延迟功能
　　⎯波峰或波谷的中断跳跃
　　复位同步PWM模式
　　可输出正负三相PWM波形，具有所需的占空比
　　 hase计数模式
　　两相编码器脉冲计数可用
　　比较匹配定时器
　　双通道16位计数器
　　 可选择四种时钟类型（P睢/8、P睢/32、P 睢/128、P睢/512）
　　当比较匹配发生时，可发出DMA传输请求或中断请求
　　实时时钟
　　内部时钟、日历功能、闹钟功能
　　可以通过 32.768-kHz 片上晶振以 1/256 s 的间隔产生中断 具有 FIFO 的串行通信接口
　　八通道
　　时钟同步或异步模式可选（SH7262：通道 0 至 2，SH7264：通道 0 至 3）
　　支持同时发送和接收（全双工通信）
　　专用波特率发生器
　　单独的 16 字节 FIFO 寄存器用于发送和接收
　　调制解调器控制功能（SH7262：通道 1，SH7264：通道 1 和 3，异步模式）
　　瑞萨串行外设接口
　　两个通道
　　SPI 操作
　　主模式和从模式可选
　　可编程位可以选择长度、时钟极性和时钟相位。
　　连续传输
　　MSB 优先/LSB 优先可选
　　最大传输速率：36 Mbps
　　I2C 总线接口 3
　　三通道
　　支持主模式和从模式
　　串行声音接口
　　四通道双向串行传输
　　双工通信（通道 0）
　　支持各种真实音频格式
　　支持主从功能
　　生成可编程字时钟和位时钟
　　多通道格式
　　支持 8、16、18、20、22、24 和 32 位数据格式
　　支持 8 级 FIFO 传输和接收
　　串行 I/ O 带 FIFO
　　支持 16 级 32 位 FIFO 独立用于传输和接收
　　8 位单声道/16 位单声道/16 位立体声音频输入和输出
　　可连接到线性、音频或 A- Law或-Law CODEC芯片
　　支持主从功能
　　控制器局域网
　　注意：是否包含该模块取决于产品代码。
　　两个通道
　　TTCAN 1 级支持所有通道
　　BOSCH 2.0B 主动兼容
　　缓冲区大小：发送/接收 ？31，仅接收 ？1
　　可以将两个或更多控制器局域网通道分配给一条总线以增加 32 个通道粒度的缓冲区数量
　　31 个用于发送或接收的邮箱 IEBusTM
　　控制器
　　注意：此模块是否包含取决于产品代码。
　　支持IEBus协议控制（第2层）
　　⎯半双工异步通信
　　⎯多主系统
　　⎯广播通信功能
　　⎯具有不同传输速度的可选模式（三种类型）
　　用于数据传输和接收的片上缓冲区（双端口 RAM），最多可实现 128 字节的连续传输/接收（最大传输字节数）在模式 2）
　　工作频率
　　⎯12 MHz， 12.58 MHz
　　（1/2 分频 P ， AUDIO_X1， 或 AUDIO_X2.）
　　⎯18 MHz， 18.87 MHz
　　（1/3分频 P， AUDIO_X1或 AUDIO_X2。）
　　⎯24 MHz
　　（P 箐、AUDIO_X1 或 AUDIO_X2 的
　　1/4 分频时钟。）⎯25.16 MHz（P π 的 1/4 分频时钟）
　　⎯30 MHz、31.45 MHz（1/5 分频）的时钟 P ）
　　⎯36 MHz （P 1/6 分频时钟）
　　瑞萨 SPDIF 接口
　　支持 IEC60958 标准（仅限立体声和消费者使用模式）
　　采样频率为 32 kHz、44.1 kHz 和 48 kHz
　　音频字长为每个样本 16 至 24 位
　　双相标记编码
　　双缓冲数据
　　 arity 编码串行数据
　　同时发送和接收
　　接收器自动检测 IEC 61937 压缩模式数据
　　CD-ROM 解码器
　　支持五种格式：模式 0、模式 1、模式 2、模式 2 形式 1 和模式 2 形式2
　　同步码检测和保护（保护：当未检测到同步码时，自动插入。）
　　
　　解扰 ECC 校正
　　⎯ 、Q、PQ 和 QP 校正
　　⎯Q 或 QP 校正最多可重复 3 次
　　EDC 检查
　　在 ECC 之前和之后执行
　　模式和形式自动检测
　　链接扇区自动检测
　　
　　缓冲数据控制缓冲 CD-ROM 数据，包括同步代码传输以规定的格式，数据经过解扰、ECC校正、EDC校验后。
　　NAND 闪存控制器
　　与 NAND 型闪存直接连接的存储器接口
　　扇区读/写
　　两种传输模式：命令访问模式和扇区访问模式（512 字节数据 + 16 字节管理代码： with ECC）
　　中断请求和 DMA 传输请求
　　支持需要 5 字节地址（2 Gbits 及更多）USB 2.0 主机/功能模块的
　　闪存 符合通用串行总线规范修订版 2.0
　　提供 480-Mbps、12-Mbps 和 1.5-Mbps 传输速率（主机模式）
　　提供 480 Mbps 和 12 Mbps 传输速率（功能模式）
　　片上 8 KB RAM 作为通信缓冲区
　　视频显示控制器 3
　　视频输入 输入格式：BT601、BT656 （NTSC/PAL） ）
　　视频录制 可以 RGB565 格式保存，1/2 场频。
　　
　　视频处理视频缩放：1/2、1/3、1/4
　　水平缩放：1/2、1/ 3、2 /3、1/4（每个缩放值可以乘以 6/7 为 PAL。 ）
　　对比度和亮度的调整
　　图形图像 1 和 2（两层）
　　输入格式：RGB565（16 位）、RGB4444（16 位）
　　重叠功能
　　-混合窗口功能：在指定区域混合输入图像、第 1 层和第 2 层根据透射率 （可以淡入淡出）。
　　Chromakey 功能：根据指定的 RGB 颜色和透射率  混合图像。
　　打点功能：根据透光率混合RGB4444格式的图形图像输出图像
　　分辨率：VGA（640·480）、WQVGA（480·240）、QVGA（320·240）、QVGA（240··240） 320）
　　格式：RGB565（16 位）
　　采样率转换器
　　数据格式：32 位立体声（L/R 各 16 位），16 位单声道用于通道 0，16 位单声道用于通道 1
　　输入采样率：8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48kHz（通道0）、44.1kHz（通道1）
　　输出采样率：44.1/48 kHz（通道0）、8 /16 kHz（通道 1）
　　SD 主机接口
　　SD 存储器 I/O 卡接口（1-/4 位 SD 总线）
　　错误检查功能：CRC7（命令），CRC16（数据）
　　中断请求
　　⎯卡访问中断
　　⎯SDIO 访问中断
　　⎯卡检测中断
　　DMA 传输请求
　　⎯SD_BUF 写入
　　⎯SD_BUF 读取
　　卡检测功能，支持写保护
　　解压单元
　　输入数据
　　数据经过行程编码压缩
　　输出数据
　　RAW 数据
　　通用 I/O 端口
　　SH7262：89 个 I/O，6 个输入，开漏输出，4 个输入
　　SH7264：115 个 I/O，6 个输入，开漏输出，8 个输入
　　输入或输出可分别选择位
　　A/D 转换器
　　10 位分辨率
　　SH7262：四个输入通道，SH7264：八个输入通道
　　A/D 转换请求由外部触发或定时器触发 电机控制 PWM
　　定时器
　　两个 10 位 PWM 通道， 每个有 8 个输出 用户调试接口
　　E10A 仿真器支持
　　JTAG 标准引脚分配
　　片上 RAM
　　64 KB 存储器用于高速操作 （16 KB ？ 4）
　　1-Mbyte 或 640-Kbyte 大容量内存用于视频显示/录制和工作（1-Mbyte 的 32-Kbytes 和 640-Kbyte 版本的 320-Kbytes 用于数据保留）
　　1-Mbyte 版本：32 - 用于数据保留的 KB 内存（16 KB 和 2）
　　640 KB 版本：用于数据保留的 320 KB 内存（16 KB 2、128 KB 1、160 KB 1）
　　引导模式
　　四种引导模式
　　引导模式 0：从连接到 CS0 区的存储器
　　引导引导模式 1：从串行闪存引导（高速通信）
　　引导模式 2：从 NAND 闪存
　　引导引导模式 3：从串行闪存引导（低-速度通信）
　　电源电压
　　Vcc：1.1 至 1.3 V
　　 Vcc：3.0 至 3.6 V
　　封装
　　SH7262
　　176 引脚 QFP，24 平方毫米，0.5 毫米间距
　　JEITA 封装代码：P-LQFP176-24 ² 24-0.50
　　瑞萨代码：PLQP0176KB-A
　　SH7264
　　208 引脚 QFP，28 平方毫米， 0.5 毫米间距 JEITA 封装代码：P-LQFP208-28 ∙28-0.50
　　瑞萨代码：PLQP0208KB-A
　　SH7264主要应用：
　　音频：汽车音响、硬盘音频和网络音频。
　　图形仪表板，车辆信息显示。
　　工业设备：排序器、机器人等
　　
　　图1.SH7264方框图
　　
　　2.SH764入门板结构图
　　入门板主要指标：
　　项目
　　规格
　　微控制器
　　R5S72643P144FPU
　　On-board Memory
　　Serial Flash （M25PX64）： 68K005MNB -
　　NANDPCB 0）：8 Gbit
　　NOR Flash （S29GL512P-10T-AIR20）：512 Mbit
　　SDRAM （IS42S16320B-7TL）：64 MB
　　输入时钟
　　主：18 MHz
　　Sub：32.768 kHz
　　LCD：25.175 MHz
　　USB：48 MHz 6 57
　　视频解码器
　　外部DAC / ADC（用于编解码器）：13 MHz
　　以太网（用于 PHY）：25 MHz
　　电位计
　　单圈，10 kΩ
　　LED
　　5 V 电源指示灯：蓝色 x 1
　　3.3 V 电源指示灯：绿色 x 1
　　用户：黄色 x 3
　　开关
　　复位x 1
　　User x 16
　　DC Power Jack
　　5 V Input
　　E10A-USB Header
　　14-pin box header
　　RS232 Serial Connector
　　9-pin DSUB
　　LCD 显示器连接器
　　14 针插座
　　TFT-LCD 面板连接器
　　Hitatch 2.2‘ QVGA TFT：39 针 （CN11）
　　通用 LCD：30 针 （JP12）
　　USB 连接器
　　Socket-A 和 Mini-B
　　CAN 连接器
　　2.54 毫米间距，3- pin （CAN Bus line x 2， Ground x 1）
　　Ethernet Connector
　　RJ45
　　SD Card Connector
　　Reverse Type
　　Audio Jack
　　Headphone & Speaker
　　Video Jack
　　Compsite &分离
　　VGA Connector
　　DB15H
　　Microcontroller Pin Header
　　56-pin （JP15）， 32-pin （JP16）
　　
　　图3.SH7264入门板方框图
　　
　　图4.SH7264板入门电路图（1）
　　
　　图5.SH7264入门板电路图（2）
　　
　　图6.SH7264入门板电路图（3）
　　
　　图7.SH7264入门板电路图（4）
　　
　　图8.SH7264入门板电路图（5）
　　
　　图9.SH7264入门板电路图（6）
　　
　　图10.SH726图入门板电路图（7）
　　
　　图11.SH7264入门板电路图（8）（8）
　　
　　图10.SH726图入门板电路图（8）（8） ）
　　
　　图13.SH7264入门板电路图（10）
　　
　　图14.SH7264入门板电路图（11）
　　
　　板电路图（10）
　　
　　板电路图 （13）
　　
　　图17.SH7264入门板主要元件图
　　音频DJ设备
　　DJ 设备是一种用于从 CD 和音频数据播放、混合和刮擦音乐的设备，就像它们来自黑胶唱片一样。DJ 设备主要由两个 DJ 播放器和一个 DJ 混音器组成。虽然迄今为止主要用于北美和欧洲，但最近 DJ 设备在俄罗斯和巴西等新兴国家的销售数量正在增加。此外，虽然多为disco等商家所使用，但由于低价产品的出现，私人用户也越来越多。
　　瑞萨电子通过 SH726x 32 位 RISC 微控制器简化了 DJ 设备的开发，该微控制器内置了 DJ 设备所需的功能以及一系列电机驱动器、电源 IC、各种标准 IC、光电设备等。
　　SH726x微控制器围绕SH2A-FPU高性能CPU内核构建，集成了SD存储卡接口、NAND闪存控制器、USB、CD-ROM解码器、串行声音接口等片上外围功能。
　　此外，还提供MP3编解码器等多种中间件产品，可灵活扩展功能，减少系统开发时间。
　　
　　图18.音频DJ设备系统框图。