USB主机和ZigBee的无线音响系统摘要：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，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，存在着系统构造复杂、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系统构造系统主要由嵌入式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，系统构造如图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系统构造。3系统硬件设计3.1USB接口部分3.1.1CH375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）。3.1.2U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2CH375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。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为的无线收发模块，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，具有精简指令集构造（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；大量的存放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.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...