CN1109334C - 能够播放mp3光盘的视盘机及其播放mp3光盘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种播放音视频光盘的视盘机及其播放MP3音频光盘的方法。本发明总的技术构思是，采用使设置在MPEG解码器中的中央处理器成为整机的单一中央处理器而对整个系统进行控制的结构形式，并在与MPEG解码器相连接的只读存贮器中设置含有识别MP3光盘的程序段以及记录MP3文件格式子模块的开机程序模块，还设置含有播放MP3光盘子模块的光盘播放程序模块。本发明的视盘机可播放CD、VCD、超级VCD和MP3音视频光盘，使用本发明的方法播放MP3光盘时音质无损失。

Description

能够播放MP3光盘的视盘机及其播放MP3光盘的方法

技术领域

本发明涉及一种播放音视频光盘的视盘机及其播放MP3音频光盘的方法。

背景技术

MP3是英文全称为MPEG LAYER3的缩写，是采用国际音视频压缩标准MPEG中的第三层音频压缩模式对声音信号进行压缩的一种格式或计算方法，其国际标准的编号为ISO-MPEG Audio Layer-3(IS0-11172-3和IS0-13818-3)，音频信号用MP3格式刻录在光盘上就得到MP3光盘。因MP3压缩格式性能优异，压缩比达12∶1，故MP3光盘与CD光盘相比，MP3格式文件所占的存储空间是WAV格式文件的十分之一，且播放时无音质损失。目前MP3光盘一般只在微机上播放。对于普通的VCD、超级VCD或DVD视盘机来说，因其电路一般采用双CPU控制结构，工作时既要对执行电路进行控制、又要互相间保持通讯，故采用该电路结构，很难实现对MP3光盘的播放。

发明内容

本发明的目的是，提供一种能够播放MP3光盘且播放时音质无损失的视盘机以及其播放MP3光盘的方法。

本发明总的技术构思是，采用使设置在MPEG解码器中的中央处理器成为整机的单一中央处理器而对整个系统进行控制的结构形式，并在与MPEG解码器相连接的只读存贮器中设置含有识别MP3光盘的程序段和记录MP3文件格式的子模块的开机程序模块，还设置含有播放MP3光盘子模块的光盘播放程序模块，从而既可播放CD、VCD、超级VCD等音视频光盘，又可播放MP3音频光盘。使用本发明的视盘机在播放MP3光盘时音质无损失。

实现本发明目的中的提供一种能够播放MP3光盘的视盘机的技术方案是，本视盘机具有机壳、设置在机壳中的整机机芯和电路装置、设在机壳上的输入输出端口及设在机壳面板上的控制按键；整机机芯由机械机芯和光头机芯构成；电路装置包括有前置放大电路、数字伺服及数字信号处理电路、MPEG解码器、随机存取存贮器、只读存贮器、视频编码及数模转换电路、音频数模转换电路、第一功率驱动电路、第二功率驱动电路、电源电路、音频放大电路、遥控接收器、按键电路及荧光屏驱动电路及荧光管显示器；电源电路的输出端接电路装置的各有关部件；光头机芯的电信号输出端接前置放大电路；前置放大电路的输出端接数字伺服及数字信号处理电路，数字伺服及数字信号处理电路的输出端接第一功率驱动电路；第一功率驱动电路的输出端接光头机芯的电机；第二功率驱动电路的输出端接机械机芯的电机；MPEG解码器输入输出端的相应端口与随机存取存贮器相连；MPEG解码器输入端的相应端口与只读存贮器相连；只读存贮器中设有开机程序模块及光盘播放程序模块；其结构特点是，本视盘机的电路装置是单一中央处理器控制的系统，该中央处理器设置在RISC精简指令微处理器中、且该微处理器设置在MPEG解码器中；随机存取存贮器为动态随机存取存贮器DRAM或同步动态随机存取存贮器SDRAM；MPEG解码器的输入输出端的相应端口与数字伺服及数字信号处理电路的输入输出端、按键电路及荧光屏显示驱动电路的输入输出端相连；MPEG解码器的输出端的相应端口与视频编码及数模转换电路的输入端、音频数模转换电路的输入端及第二功率驱动电路的输入端相连；MPEG解码器输入端的相应端口与遥控接收器的输出端相连；只读存贮器中的开机程序模块的光盘识别子模块中含有识别MP3光盘的程序段和记录MP3文件格式的子模块，光盘播放程序模块中设有播放MP3光盘的子模块。

上述前置放大电路、数字伺服及数字信号处理电路、MPEG解码器、随机存取存贮器、只读存贮器、视频编码及数模转换电路、音频数模转换电路、第一功率驱动电路、第二功率驱动电路集成在一块双面主板上，该双面主板的电路板为采用SMT贴片的电路板。

上述数字伺服及数字信号处理电路由一块集成电路及其外围电路构成，该集成电路中固化有伺服自动序列程式，MPEG解码器的RISC精简指令微处理器是拥有32位指令和32位数据总线的RISC精简指令微处理器，MPEG解码器还包括有DMA控制器、MPEG处理器、先入先出缓冲器、霍夫曼解码器、音视频数据传送通道、屏显功能硬件、只读存贮器、随机存取存储器、寄存器以及主接口、音频串行接口、时分复用接口、先入先出缓冲器接口、视频输出接口等电路模块；各电路模块间由总线结构相互连接。

上述MPEG解码器的型号为SVD1811、ES4108、ES4208、ES4308；数字伺服及数字信号处理电路的集成电路的型号为CXD2545Q、CXD2585、CXD3008；视频编码及数模转换电路和音频数模转换电路共用的集成电路的型号为SVD1810、ES3207、ES3209、ES4227。

实现本发明目的中的提供一种视盘机播放MP3光盘的方法，具有以下步骤：系统上电进行复位后，依次进行开机显示、光头回中和关闭盒门、检测光盘及光盘识别，其特点是，MPEG解码器中的微处理器执行开机程序模块的光盘识别程序子模块(按ISO-9660的格式编制)中的识别MP3光盘程序段而识别MP3光盘；微处理器按ISO-9660的规格分析MP3光盘的目录结构并找到MP3文件；还具有以下步骤：(1)将MP3文件的大小、位置的数据记录于SDRAM中；(2)从只读存贮器读出属于光盘播放程序模块的按MP3格式编制的播放MP3光盘程序的子模块(符合ISO-11172和ISO-13813)，存入SDRAM后，停机等待；(3)按下播放按键则微处理器启动伺服系统、并根据按键信号把要播放的MP3文件的开始地址告诉伺服系统；(4)伺服系统按地址找到所需的MP3文件经处理后送至MPEG解码器；(5)微处理器对MP3文件进行是MODEI还是MODEII的格式判断；(6)由微处理器控制按照播放MP3光盘程序子模块中的MP3解码二级子模块的程序在MPEG处理器中对MP3文件数据进行解码，得到音频数据；(7)将音频数据送DAC进行数模转换，得到音频信号；(8)将音频信号进行放大，送视盘机的音频输出端口。

上述对MP3文件的数据存入SDRAM又取出送至MPEG解码器的存取方式为按先进先出的顺序变速存取的方式。

本发明具有积极的效果：(1)本发明的视盘机采用了单CPU控制的结构，即MPEG解码器中设置的RISC精简指令微处理机代替了整个系统的中央处理器、总控全机。以此为物理基础，对光盘的判别采取软硬件并重的读取和判别方式，对光盘所记载信息的外层格式的解码采用软硬结合、以硬件为主的解码方式，对光盘内层所记载的音视频信息的解压和数据还原采用以软件为主的解码方式。因而这样的系统配置，有利于实现对类型不同、用途类似的光盘的解读，也可方便地播放MP3光盘。(2)MPEG解码器中的微处理机与集成电路内的其它电路模块由管线结构连接，数据通信指令的传输有自己专门线路，各行其道，互不干扰，并以并行接口方式进行，速度非常快捷可靠。加上有关外围电路构成数字伺服及数字信号处理电路的集成电路中固化有伺服程式软件，更有利于程序运行的迅速可靠，配合具有强大抗干扰能力的电压型输出激光头以及对微处理机随时进行检测看门狗控制软件，可从根本上解决死机问题。看门狗软件模块在视盘机工作时它会随时随地检测系统资源利用和程序数据运行处理情况，一旦系统由于某种原因造成无法正常工作时，它会重新启动系统，恢复机器功能。(3)本发明的视盘机整机的电路除电源、控制键、声音混响处理等支节部分外，其它所有主要部分集成在一块双面主板上，该双面主板的电路板为采用SMT贴片的电路板。因所用贴片元器件体积极小，信号经过的路径短，分布电感、电容小，信号之间相互影响几乎为零，信号更为纯净。从生产过程来看，所有元器件都由高精度贴片机放置，回流炉工艺焊接，稳定度与可靠性均较高，由此带来整机质量的提高。

附图说明

图1为本发明电路装置的框图。

图2为本发明电路装置的主板的一种电原理图(由图2-1和图2-2组成)。

图3为本发明光头机芯中光电集成电路的电原理图。

图4为本发明的光头机芯读取光盘的示意图。

图5为图2中构成前置放大电路主要部分的集成电路的内部框图。

图6为图2中构成数字伺服及数字信号处理电路主要部分的集成电路的内部框图。

图7为图2中MPEG解码器的内部电路框图。

图8为本发明电路装置的电源与输出板的一种电原理图。

图9为本发明电路装置的控制面板的一种电原理图。

图10为本发明电路装置的话筒板的一种电原理图。

图11为本发明的视盘机开机过程的框图。

图12为本发明视盘机播放CD光盘过程的框图。

图13为本发明视盘机播放VCD光盘过程的框图。

图14为本发明视盘机播放超级VCD光盘过程的框图。

图15本发明视盘机播放超级VCD或MP3光盘过程中数据速率检测模块的框图。

图16为本发明视盘机播放MP3光盘过程的框图。

具体实施方式

见图1，本视盘机具有机壳、设置在机壳中的整机机芯和电路装置、设在机壳上的输入输出端口及设在机壳面板上的控制按键；整机机芯由机械机芯和光头机芯11构成；电路装置包括有主机板2、电源与输出板3、键控及显示板4和话筒板5。主机板2上设有前置放大电路21、数字伺服及数字信号处理电路22、MPEG解码器23、随机存取存贮器24、只读存贮器25、视频编码及数模转换电路26、音频数模转换电路27、第一功率驱动电路28及第二功率驱动电路29。电源与输出板3上设有电源电路31、音频放大电路32及输出接口。键控及显示板4上设有遥控接收器41、按键电路及荧光屏驱动电路42及荧光管显示器43。本视盘机的电路装置是单一中央处理器控制的系统，该中央处理器设置在RISC精简指令微处理器中、且该微处理器设置在MPEG解码器23中。随机存取存贮器24为动态随机存取存贮器DRAM或同步动态随机存取存贮器SDRAM。

只读存贮器25中设有开机程序模块及光盘播放程序模块。开机程序模块中包括光盘识别子模块；光盘识别子模块中包括识别MP3光盘的程序段、识别CD光盘的程序段、识别VCD光盘的程序段以及识别超级VCD光盘的程序段。开机程序模块中还包括记录MP3文件格式的子模块、记录CD文件格式的子模块、记录VCD文件格式的子模块以及记录超级VCD文件格式的子模块。光盘播放程序模块中包括播放MP3光盘的子模块、播放CD光盘的子模块、播放VCD光盘的子模块以及播放超级VCD光盘的子模块。

运行上述记录MP3文件格式的子模块和运行播放MP3光盘的子模块则视盘机按MP3播放模式工作；运行记录CD文件格式的子模块和运行播放CD光盘的子模块则视盘机按CD播放模式工作；运行记录VCD文件格式的子模块和运行播放VCD光盘的子模块则视盘机按VCD播放模式工作；运行记录超级VCD文件格式的子模块和运行播放超级VCD光盘的子模块则视盘机按超级VCD播放模式工作。播放MP3光盘的子模块中包括有MP3解码二级子模块。

电源电路31的输出端接电路装置的各有关部件；光头机芯11的光电信号输出端接前置放大电路21；前置放大电路21的输出端接数字伺服及数字信号处理电路22，数字伺服及数字信号处理电路22的输入输出端接MPEG解码器23。数字伺服及数字信号处理电路22的输出端接第一功率驱动电路28；第一功率驱动电路28的输出端接光头机芯的电机12。MPEG解码器23的输入输出端的相应端口与按键电路及荧光屏显示驱动电路42的输入输出端相连；MPEG解码器23的输出端的相应端口与视频编码及数模转换电路26的输入端、音频数模转换电路27的输入端及第二功率驱动电路29的输入端相连；第二功率驱动电路29的输出端接机械机芯的电机13。MPEG解码器23输入输出端的相应端口与随机存取存贮器24相连；MPEG解码器23输入端的相应端口与只读存贮器25相连；MPEG解码器23输入端的相应端口与遥控接收器41的输出端相连。

见图2，电路装置的具体电连接关系由图中给出。其中前置放大电路21主要由集成电路CXA2549M及其外围电路构成，数字伺服及数字信号处理电路22主要由集成电路CXD2545Q及其外围电路构成，MPEG解码器23的型号为SVD1811，随机存取存贮器24为SDRAM其容量为512K×16×2比特，只读存贮器25为可编程只读存贮器、型号为27C020，视频编码及数模转换电路26和音频数模转换电路27的主要部分设置在同一块集成电路上、其型号为SVD1810，第一功率驱动电路28主要由集成电路BA6392F及其外围电路构成；第二功率驱动电路29由2块BA6208集成电路及其外围电路构成。上述集成电路中CXA2549M及CXD2545Q由日本索尼公司制造，SVD1811及SVD1810由中日美三国高科技专家组成的“‘超越号’数字技术实验室”研制生产，BA6392F及BA6208由日本罗姆(ROHM)公司制造。本发明的其它实施例中，数字伺服及数字信号处理电路22的集成电路可采用日本索尼公司制造的CXD2585或CXD3008的集成电路，MPEG解码器23的集成电路可采用美国亿世(ESS)公司制造的ES4108、ES4208或ES4308集成电路，而该公司制造的ES3207、ES3209或ES4227集成电路则可代替SVD1810。

仍见图1，SVD1811内部的32位RISC精简指令微处理机代替了整个系统的中央处理器、总控全机，工作时有WATCH-DOG看门狗技术的控制软件运行在该CPU中并控制全机，数据通信、指令传输有自己专门线路，各行其道，互不干扰，并以并行接口方式进行，速度非常快。配合具有强大抗干扰能力的电压型输出激光头以及可称作数码平台的CXD2545Q，有利于彻底解决死机问题。看门狗软件模块在视盘机工作时它会随时随地检测系统资源利用和程序数据运行处理情况，一旦系统由于某种原因造成无法正常工作时，它会重新启动系统，恢复机器功能及原先的状态。因采用了先进的SMT贴片技术，所用贴片元器件体积极小，故本视盘机整机的电路除电源、控制键、声音混响处理等支节部分外，其它所有主要部分集成在一块双面主板上，一个实施例中整块主板大小仅140mm×78mm，信号经过的路径短，分布电感、电容小，信号之间相互影响几乎为零，信号更为纯净。从生产过程来看，所有元器件都由高精度贴片机放置，回流炉工艺焊接，稳定度与可靠性均较高，由此带来整机质量的提高。

见图3及图4，光头机芯11中的激光头工作于三光束循迹跟踪、象散法聚焦伺服方式，性能稳定，寿命很长；整个激光头质量仅150克，可移动部分只有1.5克，配上设计合理的聚焦循迹线圈，能对伺服信号进行快速反应。激光头采用PDIC集成化处理技术，把6个光敏检测管与电流/电压变换放大器集成在一块光电集成电路(PDIC)中，使光敏检测管监测到的电流信号直接在PDIC内部放大变换成低阻抗电压信号输出；由微弱的高阻抗电流型信号转换成较大的低阻抗电压型输出，信号的抗电磁场干扰的能力有了极大的提高，纯净度得到保证，使数据读取、传输更加稳定。

见图5，射频(RF)放大器接受来自激光头的微弱电信号，对其放大、整形、均衡、运算，分离出射频RF信号、循迹伺服误差信号TE、聚焦伺服误差信号FE。索尼CXA2549M采用24脚SOP封装，支持三光束电压型激光头。接受到光头传输来的信号后，除对其进行加减运算等处理产生RF、TE、FE信号外，它还特有激光自动功率控制APC(Auto PowerControl)和激光功率控制LPC(Laser Power Control)功能，二者共同作用既提高整机读盘能力，又大大延长了激光头的寿命，使激光头的平均无故障时间(MTBF)达到36000小时。在CXA2549M中，APC功能是为了减少温度对激光头的影响，稳定激光发射管的激光输出功率。其原理是在激光发射管LD的背侧安装有一只光敏检测管PD，它检测激光发射管的光输出功率，转换成电信号，送至CXA2549M中放大、调整、反相后产生激光功率控制信号，送至激光发射管的驱动三极管基极，形成一个负反馈回路，只要保持反馈环路增益的稳定，就可稳定激光发射管的激光输出。应用APC电路后，激光输出功率被稳定在一个固定值。但是，质量差的碟片，很多由于材料不佳、技术工艺水平差，使碟片信号面光反射率偏低，表现为RF信号电平小，导致整机不能正常工作。若片而提高激光头的光发射功率，但因激光发射管却长期工作在大功率发射状态，影响激光头的寿命。有鉴于此，在CXA2549M中，特加入激光功率控制LPC电路，该电路受整机中央微处理器控制。在播放低电平碟片时，中央微处理器会发射出指令，加强LPC电路的控制作用。LPC就会在APC反馈环路中逐步降低比较压平，从而提高环路增益，增加激光输出功率，保证RF信号电平的稳定，顺利读取低电平碟片。而在播放一般碟片时，LPC会保持或适当降低激光功率输出，可获得电平相同的RF信号。

见图6，CXD2545Q负责进行数字伺服及数字信号处理，加上其内含32K SRAM及内部数据总线设计，使光盘大容量的数据处理电路均采用总线挂接方式挂接在数据总线上，从而方便了数据的传送及处理，提高了数据处理速率。CXD2545Q内含数字伺服系统，它是受软件控制的，对信号的运算也完全以固化在其中的程序软件方式进行，保证了伺服控制的稳定性，并减少了生产调试环节。由软件控制的伺服处理包括伺服误差信号及其偏移消除功能、伺服环自动增益控制、EF平衡和聚焦偏置调整等。其处理过程如下：首先对由前置信号放大电路21送来的RF、TE、FE信号进行采样量化，变成数字信号，采样频率分别为1.4MHz、88.2KHz、88.2KHz。然后进行平均值测量计算，得到的结果存入对应寄存器并送入运算单元与对应的数字信号进行差运算，去掉信号中的误差成分。经过纠偏处理的数字信号在软件控制下进行相关程式的运算，产生各种不同类型的伺服控制信号，送入对应的脉冲宽度调制器(PWM)中产生7位PWM驱动信号，再传送到驱动块中进行功率放大后驱动相对应的机构，进行精确伺服，消除了由于光头、机芯等元器件不一致导致的伺服系统性能下降现象，对不同的光盘有不同的最佳对应状态。

CXD2545Q另一大主要功能是数字信号处理器DSP。DSP主要包括以下几大功能：恢复通道位时钟、获取帧同步信号、EFM解调、CIRC解纠错、子码处理等功能。通道位时钟频率为4.3218KHz，用于信息读取的同步和电机控制，解调出通道位时钟是数字信号处理的第一步。解调出通道位时钟必须用PLL环来消除由于主轴旋转引起的波动。CXD2545Q则采用了更为先进的数字式三段PLL环。第一段PLL环用来产生可变式节距，第二段产生一个高频时钟信号供给第三段，第三段数字PLL环则产生实际应用的通道位时钟，具有±150KHz以上的捕获范围。因为有了如此宽的捕获范围，主轴电机才能够以非常均匀的线速度旋转，保证数据读取流畅稳定。

及时获取帧同步信号是非常重要的。因为它是用来确定哪些信号处在同一帧中的。若帧同步信号丢失，则数据就由于无法确认而被以错误码对待。所以，要提高整机的播放能力就必须及时地、准确地获得帧同步信号。在CXD2545Q中，特别采用了窗口检测、向前检测、向后检测等多种方法，它们既各挡一面，又相辅相成。窗口检测有两种窗口宽度，用于一般情况检测。向前、向后检测可在由于划伤等原因无法检测到同步头时插入多达13帧的同步信号取而代之。上述几种方法的综合利用，使CXD2545Q获取帧同步信号的能力达到非常强大的地步。

CXD2545Q内置的DSP具有超强的纠错能力。众所周知，为了解决光盘上数字信号数据的错误、失落，在纪录时必须加入了冗余纠错码。CD格式采用了交织里德索罗门码CIRC，该码最小距离为5，以原有理论分析，C1、C2纠错能力都是二重。经研究发现，只要在C1纠错后附加数据指针传送给C2，C2就能达到四重纠错能力。代价是需要更多的内存RAM来存储中间数据。CXD2545Q内部固化了具有这种超强纠错能力的软件，内置32KSRAM。

见图7，图中左侧部分主要进行控制和对压缩数据进行处理，右侧部分处理中间数据和解压以后的数据。视频输出接口输出解压缩以后的视频图象数据。主接口、TDM时分复用接口和音频串行接口分别传输低比特率数据、压缩信号数据或音频数据。数据的输入输出量由DMA控制器控制，并连接在内部总线上。所有工作都处于RISC微处理器的监控下。

SVD1811内置的微处理器是拥有32位指令和32位数据管道的RISC精简指令微处理器。处理器特别增加了一些指令来加速字节和字的存取速度，提高了中断的处理能力。内置有指令快闪存贮器(CACHE)，可提高内码存取速度一倍多。在电源开启进行初始化时，SVD1811不一定从外部的ROM进行引导，它也可以从片载的ROM引导。并可由片载SRAM来存储常用的数据，对SRAM的存取与下一条指令的提取在时间上是重叠的。SVD1811采用了管线结构，可用优化提高版的C语言来编程。

主接口是用于一般用途的并行接口。它包括调试端口、命令端口和DMA端口三个端口。主接口一般用于与外部中央处理器通信，也可用于比特流数据输入或用户数据输入/输出。主接口带有三个寄存器，用来控制标志和中断的操作。标志是用来指示解码器已经准备好通过主接口DMA通道接受或提供数据，中断则被用于在RISC微处理器与主接口之间出现冲突指令时起作用，往往是隐蔽的。

音频串行接口是一个连接DAC的双向串行接口，用于传输PCM(脉冲编码调制)音频信号和IIS格式的音频数据。它支持16、24、32位音频格式，左右模式可以调整，且不需外部主时钟供应。音频数据的解压缩在芯片内部完成，这种封闭耦合可以得到精确的视音频同步。

TDM接口是时分复用接口，是一个高速双向串行通道，用来传输编码比特流到网络接口。它支持各种高速串行传输协议。可用于速度为16Mbps的串行连接，这种连接不受TDM传输协议的约束。

RISC FIFO接口是SVD1811提供的一个无粘贴的16位DRAM存储器接口。该接口有充足的带宽，可以以周期为60ns的速度供应MPEG数据流的解码。DRAM接口可以配置具备多达16M的寻址范围，支持EDO DRAM和SDRAM。这种配置可以有三种方法：(1)EDO DRAM-256K×和1M×16；(2)SDRAM-16M(512K×16bit×2组)；(3)EDO DRAM和SDRAM混合使用。本发明的一个实施例使用SDRAM-16M(512K×16bit×2组)的配置。

DMA控制器有多个复用通道，用来在DRAM和视频接口、霍夫曼解码器、端口、视频处理器、DRAM刷新之间传输16位数据。视频接口、霍夫曼解码器、视频处理器都有存储器，允许DMA控制器以DRAM页模式传输数据。DMA通道之中有一个是用来提供DRAM刷新的。

视频处理器(MPEG处理器)是一个可编程视频信号处理器，执行标准MPEG解压缩及其它一些本身需要的运算。它以软件处理的方式对视频进行前处理和后处理，使得SVD1811拥有对视频任意的滤波和缩放等性能。SVD1811内置有2K×32的片载ROM用于存储视频的微码。

视频输出端口输出存储在DRAM或SDRAM中的视频帧信号，也提供可以与视频处理软件一起在视频处理器中运行的硬件后处理功能。更为突出的是，它包含有存储/缓冲视频输出、彩色变换电路、内差滤波器、时间滤波器，可以在不同的图像清晰度格式之间，包括SIF、CIF、QCIF和其它一些常用于计算机和电视视频编码器中的显示格式(例如CCIR601、640×480VGA)，进行变换。同时，视频输出端口内有一个可编程CRT控制器，可以输出隔行扫描和编程扫描的信号。CRT控制器可编程产生视频同步和消隐信号，也可以锁定外部视频。视频输出部分还包括了专门的实现OSD屏显功能硬件。OSD功能中，每个象素的色彩可以用2、4或8个比特的数据，可以占据部分屏幕。OSD的数据是在彩色空间变换之前和缩放之后插入的。OSD的点位图存储在DRAM或SDRAM的特定空间中。

霍夫曼解码器是应用霍夫曼(Hoffman)表进行解码的。霍夫曼解码器是可编程的，可由用户改变。霍夫曼编码数据由DMA通道传输的。

见图8，电路装置的电源与输出板3设有电源电路31、音频放大电路32与输出输入端口。

见图9，电路装置的键控及显示板4设有遥控接收器41、按键及荧光屏驱动电路42、荧光管显示器43。由按键直接手动输入的选择视盘机工作方式的指令经驱动电路42变换后输入微处理器，微处理器根据指令执行相应的操作。遥控接收器41用于接收遥控的选择视盘机工作方式的指令经内部处理后输至微处理器。驱动电路42也接收微处理器发出的显示数据，经译码后驱动荧光管显示器43显示有关的信号。

见图10，话筒板5上设置放大及混响向电路，由麦克风通过插口输入的声音信号经放大及混响电路处理后，由设置在电源与输出板3上的音频输出端口输出。

下面结合图2至图16，描述本发明的视盘机的主要工作过程以及播放MP3光盘的方法。视盘机接通电源后，视盘机按以下的开机流程及播放程式运行。

(1)系统上电。由电源电路31对电路装置的各有关部件上电。

(2)系统复位。复位电路向作为视频编码及数模转换电路26和音频转换电路27的主要部分的集成电路SVD1810的13脚RST端提供复位信号而使其复位。然后从SVD1810的24脚RSTOUT端输出复位信号至作为MPEG解码器23的集成电路SVD1811的24脚RESET端、使SVD1811复位，SVD1810同时从其74脚取得时钟信号后经分频由17脚、79脚、80脚输出再分别经整形电路输至SVD1811的39脚、105脚、116脚和117脚为SVD1811提供时钟信号，使SVD1811正常工作。

(3)开机显示。SVD1811初始化后，则由其RISC微处理器首先对同步动态随机存取存贮器SDRAM集成电路24初始化，同时向控制面板发出信号使荧光管显示器发光。然后从作为只读存贮器25的集成电路27C020调用开机程序模块至SDRAM中并由RISC微处理器执行。执行时SVD1811则由其RISC微处理器从只读存贮器25中读出格式为MPEG2的开机画面数据存入其SDAM中，由其MPEG处理器进行解码，经解码后的视频数据通过SVD1811的106～110、113～115脚输出开机画面的数据至SVD1810，再由SVD1810进行视频编码及DAC转换而从SVD1810的61脚YDAC端、64脚VDAC端以及58脚CDA端输出开机画面的视频信号。

(4)光头回中和关闭盒门。CXD2545Q在接通电源或盒门由开启状态运动制关闭状态时均会初始化，若光头不处于中间的零位状态，则伺服电路内部输出一反向驱动电压通过BA6392F由其16脚和17脚输至滑行电机，使滑行电机反向转动，令光头迅速回中。当光头达到零位后，便触动零位开关，使之向SVD1811的微处理器发出零位信号。与此同时，SVD1811通过126脚和127脚检测托盘限位开关的状态而确定盒门是否处于开门状态，若为开门状态则由161～162脚向第二功率驱动电路29的一个集成电路D107输出关门信号、使D107通过插座XS102的M+和M-端口控制机械机芯的电机13转动而关闭盒门；当SVD1811检测到盒门处于关闭状态的信号，并检测到零位信号后，向CXD2545Q发出滑行驱动停止信号，并执行开机程序模块中有关的检测光盘的子模块。先由SVD1811的微处理器控制由SVD1810的69脚输出LDON信号至作为前置放大电路21的主要部分的集成电路CXA2549M的22脚，而由CXA2549M的1脚输出信号使光头机芯11上的半导体激光器导通发出激光。

(5)检测光盘。由SVD1811通过28～30脚将命令与数据输至CXD2545Q的CPU接口86～88脚，CXD2545Q就调用固化在其伺服自动序列模块中的相应程序并执行之，从而CXD2545Q的8脚FFDR和10脚FRDR输出系列聚焦搜索信号至集成电路BA6392F中，再通过BA6392F放大功率后由1脚和2脚经插座XS101的F-及F+端口输出至光头机芯11的聚焦线圈14上，控制聚焦线圈14带动光头物镜上下移动(见图10)。

当整机机芯中无光盘时，则物镜上下移动数次后、光头机芯11的光敏检测器检测不到反射光，故与插座XS101的A～D端口相连的作为前置放大电路21的主要部分的集成电路CXA2549M的3～6脚无信号输入，则CXA2549M的17脚输出的信号经外围电路后由26脚输至CXD2545Q中，经内部处理在CXD2545Q的93脚保持FOK信号为低电平不变，CXD2545Q及SVD1811均处于等待状态。

(6)光盘识别。当将待播放的光盘放入整机机芯中时，则CXD2545Q又初始化，当物镜上下移动数次时按固化在伺服自动序列模块中的渐次逼近的程式使物镜与光盘达到最佳聚焦位置。此时，CXD2545Q的26脚所得的信号经CXD2545Q内部处理后，在93脚输出的FOK信号为高电平，该FOK信号经SVD1810输至SVD1811时，经SVD1811处理，在其28～30脚输出启动光头机芯11主轴旋转的信号以及聚焦伺服进入闭环程式的启动指令和伺服自动序列模块的跟踪伺服和滑行伺服程式的启动指令至CXD2545Q的CPU接口86～88脚，同时将开机程序模块中的光盘识别子模块(按ISO-9660格式编制)从只读存储器25读入SDRAM中，并等待从28～30脚输入光盘类别识别信号的到来。输至CXD2545Q的CPU接口86～88脚的启动指令，经CXD2545Q处理后，在其96脚输出驱动控制信号至BA6392F的24脚，再经BA6392F处理后，在其26脚和27脚输出驱动信号经插座XS103的SP+和SP-端口驱动光头机芯11的主轴电机12带动主轴旋转，并且开始执行固化在CXD2545Q芯片中的伺服自动序列模块的跟踪伺服和滑行伺服程式以及闭环执行聚焦伺服的程式。

跟踪循迹伺服和滑行伺服程式同时进行。执行跟踪循迹伺服程式时，CXA2549M从其8脚和9脚取得由三光束法读取光盘得到的副光束的反光信号，将F、E信号经CXA2549M的跟踪误差信号放大器放大从CXA2549M的13脚输出TE信号，该TE信号经过并联的阻值不同的电阻后，分别从CXD2545Q的27脚和28脚输入跟踪误差信号TE和进给伺服信号SE，经CXD2545Q处理后由4脚和6脚输出TFDR信号和TRDR信号至BA6392F的4脚和5脚，由2脚和100脚输出SRON信号和SFDR信号至BA6392F的19脚和20脚；经BA6392F处理后，由其1脚和2脚经插座XS101的T+和T-端口输至跟踪循迹线圈14，由跟踪循迹线圈14控制物镜再水平方向上进行校正。再由BA6392F的16脚和17脚经插座XS103的SL+和SL-端口输至光头机芯11的滑行电机12，带动光拾取器沿光盘径向从中心向边缘方向运动。

当光拾取器经过跟踪循迹伺服和滑行伺服进入正常的读取状态后，由光头机芯11的光电集成电路输出光电信号经插座XS101的A～D端口进入CXD2549M中，经CXD2549M转变成RF信号后，进入CXD2545Q进行CD解调，解调后的数据再由CXD2545Q的45～47脚输至SVD1811的28～30脚进入SVD1811中，由微处理器控制将所输入的有关TOC的连续数据放入SDRAM的缓冲区。此时，微处理器不断将连续数据(曲目表TOC等)从缓冲区中取出、将存放于SDRAM中的光盘识别子模块调出执行，从而识别出缓冲区中的数据类别，而对机芯中的光盘类别进行判定(见图11)。

(7)CD模式播放。见图12，当识别出的光盘是CD光盘时，微处理器从只读存贮器25中读出播放光盘程序模块中按红皮书(由飞利浦公司和索尼公司于1981年公布)编制的播放CD光盘子模块，存入SDRAM24中；然后控制光头机芯11的半导体激光器关断及主轴停止转动。此时，整个机器处于等待播放命令(按下PLAY键或数字键)的状态。当按下PLAY键、微处理器接收到播放的操作命令后，则启动播放CD程序模块，同时发出命令使半导体激光器发光、使主轴转动、以及使聚焦伺服、跟踪循迹伺服和滑行伺服程式启动。由光头机芯11的光电集成电路输出光电信号经插座XS101的A～D端口进入CXD2549M中，经CXD2549M转变成RF信号后，从CXD2545Q的36脚进入其中，进行CD解调得到PCM格式的音频数据，再由CXD2545Q从其45～47脚将PCM格式的音频数据由SVD1811的时分复用接口28～30脚进入SVD1811中，由微处理器控制将所输入音频数据经音频串行接口从45～47脚输至SVD1810的23脚、33脚以及37脚，经SVD1810进行音频数模转换后，输至音频放大电路32进行信号放大，该音频信号可输至扬声器。

(8)VCD模式播放。见图13，当识别出的光盘是VCD光盘时，微处理器对缓冲区中的曲目表的数据类别进一步判别出是VCD1.1版本、还是VCD2.0版本，若是VCD1.1版本则微处理器从只读存贮器25中读出按白皮书(由索尼、松下、JVC、飞利浦公司于1993年公布)格式编制的播放VCD的程序模块，存入SDRAM中；然后控制光头机芯11的半导体激光器关断及主轴停止转动。此时，整个机器处于等待播放命令(按下PLAY键或数字键)的状态。

若是VCD2.0版本则微处理器将有关的文件位置、文件大小等信息存入SDRAM，然后从只读存贮器25中读出播放光盘程序模块中的按白皮书格式编制的播放VCD子模块，存入SDRAM中；控制光头机芯11的半导体激光器关断及主轴停止转动。此时，整个机器处于等待播放命令(按下PLAY键或数字键)的状态。

当按下PLAY键、微处理器接收到播放的操作命令后，则启动播放VCD子模块，同时发出命令使半导体激光器发光、使主轴转动、以及使聚焦伺服、跟踪循迹伺服和滑行伺服程式启动。由光头机芯11的光电集成电路输出光电信号经插座XS101的A～D端口进入CXD2549M中，经CXD2549M转变成RF信号后，CXD2545Q的36脚进入其中，由CXD2545Q对RF信号进行限幅、选通、同步信号检测、EFM解调、CIRC纠错、数据插补等处理，产生DATA、BCK、LRCK数据信号由CXD2545Q从其45～47脚输出送往SVD1811，由SVD1811的时分复用接口28～30脚进入SVD1811中，由微处理器控制将所输入音视频数据，由MPEG处理器按MPEG1的格式进行解码，所得音频数据经音频串行接口从45～47脚输至SVD1810的23脚、33脚以及37脚，经SVD1810进行音频数模转换后，输至音频放大电路32进行信号放大，该音频信号可输至扬声器。将解码后的视频数据通过SVD1811的106～110、113～115脚输至SVD1810，再由SVD1810进行视频编码及DAC转换而从SVD1810的61脚YDAC端、64脚VDAC端以及58脚CDA端输出视频信号，经外围电路处理后可输出色度、亮度、视频等信号至显示器。

(9)超级VCD模式播放。见图14，当识别出的光盘是超级VCD光盘时，微处理器对缓冲区中的数据读出其中有关的菜单资料并存入SDRAM中，然后判断是否有选时播放文件，若有该文件则将该文件的数据存入SDRAM中，再由微处理器从只读存贮器25中读出播放光盘程序模块中的按超级VCD格式(SJ/T11196-1998)编制的播放VCD的子模块，存入SDRAM中；若无选时播放文件，则由微处理器直接从只读存贮器25中读出播放光盘程序模块中的按超级VCD格式编制的播放VCD子模块，存入SDRAM中；然后控制光头机芯11的半导体激光器关断及主轴停止转动。此时，整个机器处于等待播放命令(按下PLAY键或数字键)的状态。

当按下PLAY键、微处理器接收到播放的操作命令后，则启动播放超级VCD子模块，同时发出命令使半导体激光器发光、使主轴转动、以及使聚焦伺服、跟踪循迹伺服和滑行伺服程式启动。由光头机芯11的光电集成电路输出光电信号经插座XS101的A～D端口进入CXD2549M中，经CXD2549M转变成RF信号后，CXD2545Q的36脚进入其中，由CXD2545Q对RF信号进行限幅、选通、同步信号检测、EFM解调、CIRC纠错、数据插补等处理，产生DATA、BCK、LRCK数据信号由CXD2545Q从其45～47脚输出送往SVD1811，由SVD1811的时分复用接口28～30脚进入SVD1811中，由微处理器控制将所输入音视频数据，由MPEG处理器按MPEG2的格式进行解码，解码按变速处理的模式进行。所得音频数据经音频串行接口从45～47脚输至SVD1810的23脚、33脚以及37脚，经SVD1810进行音频数模转换后，输至音频放大电路32进行信号放大，该音频信号可输至扬声器。将解码后的视频数据通过SVD1811的106～110、113～115脚输至SVD1810，再由SVD1810进行视频编码及DAC转换而从SVD1810的61脚YDAC端、64脚VDAC端以及58脚CDA端输出视频信号，经外围电路处理后可输出色度、亮度、视频等信号至显示器。

图15是数据变速控制模块框图。因为超级VCD单位时间所播放的信息量比VCD要大得多，故若采用在SDRAM中恒速存取视频数据流的方式就会产生俗称的“马赛克”现象，而采用在SDRAM中变速存取视频数据流的方式就避免了“马赛克”现象，使画面流畅。在微处理器控制下执行数据变速控制模块的过程是，用一个指针测试存贮在SDRAM缓冲区中的待解码的视频数据流是否已占满缓冲区，若未满则继续向缓冲区中输入待解码的视频数据流；当指针检测到缓冲区已满时，则暂停伺服系统而使CXD2545Q无数据输出至SVD1811。此时另一个指针测试缓冲区中的待解码的视频数据流是否已减少到预定的启动位置，若未到该位置则继续取数据解码；当该指针测试到所预定的位置为空时，则启动伺服系统读取光盘，将有关数据输至缓冲区中，循环运行。

(10)MP3模式播放。见图16，当识别出的光盘是MP3光盘时，微处理器按ISO9660的规格分析光盘的目录结构，找到MP3文件，并将MP3文件的大小、位置记录下来，放入SDRAM中。然后，由微处理器从只读存贮器25中读出播放光盘程序模块中的按MP3格式编制(符合ISO9660)的播放MP3光盘子模块，存入SDRAM中；然后控制光头机芯11的半导体激光器关断及主轴停止转动。此时，整个机器处于等待播放命令(按下PLAY键或数字键)的状态。

当按下PLAY键、微处理器接收到播放的操作命令后，则启动按ISO-11172和ISO13818格式编制的播放MP3光盘程序的子模块，同时发出命令使半导体激光器发光、使主轴转动、以及使聚焦伺服、跟踪循迹伺服和滑行伺服程式启动，并将所要播放的MP3文件的开始地址(LAB)告诉伺服系统，伺服系统搜索到设定的地址后，由光头机芯11的光电集成电路输出光电信号经插座XS101的A～D端口进入CXD2549M中，经CXD2549M转变成RF信号后，CXD2545Q的36脚进入其中，由CXD2545Q对RF信号进行限幅、选通、同步信号检测、EFM解调、CIRC纠错、数据插补等处理，产生DATA、BCK、LRCK数据信号由CXD2545Q从其45～47脚输出送往SVD1811，由SVD1811的时分复用接口28～30脚进入SVD1811中，由微处理器控制将所输入音频数据，进行是MODE I或是MODE II的判断，然后由MPEG处理器按相应的MODE的格式进行解码，解码按变速处理的模式进行。所得音频数据经音频串行接口从45～47脚输至SVD1810的23脚、33脚以及37脚，经SVD1810进行音频数模转换后，输至音频放大电路32进行信号放大，该音频信号可输至扬声器。

对MP3文件的数据存入SDRAM又取出送至MPEG解码器的存取方式为按先进先出的顺序变速存取，也可以用图15来表示。在微处理器控制下执行数据变速控制模块的过程是，用一个指针测试存贮在SDRAM缓冲区中的待解码的视频数据流是否已占满缓冲区，若未满则继续向缓冲区中输入待解码的视频数据流；当指针检测到缓冲区已满时，则暂停伺服系统而使CXD2545Q无数据输出至SVD1811。此时另一个指针测试缓冲区中的待解码的视频数据流是否已减少到预定的启动位置，若未到该位置则继续取数据解码；当该指针测试到所预定的位置为空时，则启动伺服系统读取光盘，将有关数据输至缓冲区中，循环运行。这样做的好处是播出的音频信号与CD音质相同，使回放效果更好。

Claims (6)

1.一种能够播放MP3光盘的视盘机，具有机壳、设置在机壳中的整机机芯和电路装置、设在机壳上的输入输出端口及设在机壳面板上的控制按键；整机机芯由机械机芯和光头机芯(11)构成；电路装置包括有前置放大电路(21)、数字伺服及数字信号处理电路(22)、MPEG解码器(23)、随机存取存贮器(24)、只读存贮器(25)、视频编码及数模转换电路(26)、音频数模转换电路(27)、第一功率驱动电路(28)、第二功率驱动电路(29)、电源电路(31)、音频放大电路(32)、遥控接收器(41)、按键电路及荧光屏驱动电路(42)及荧光管显示器(43)；电源电路(31)的输出端接电路装置的各有关部件；光头机芯(11)的电信号输出端接前置放大电路(21)；前置放大电路(21)的输出端接数字伺服及数字信号处理电路(22)，数字伺服及数字信号处理电路(22)的输出端接第一功率驱动电路(28)；第一功率驱动电路(28)的输出端接光头机芯的电机(12)；第二功率驱动电路(29)的输出端接机械机芯的电机(13)；MPEG解码器(23)输入输出端的相应端口与随机存取存贮器(24)相连；MPEG解码器(23)输入端的相应端口与只读存贮器(25)相连；只读存贮器(25)中设有开机程序模块及光盘播放程序模块；其特征在于，本视盘机的电路装置是单一中央处理器控制的系统，该中央处理器设置在RISC精简指令微处理器中、且该微处理器设置在MPEG解码器(23)中；随机存取存贮器(24)为动态随机存取存贮器DRAM或同步动态随机存取存贮器SDRAM；MPEG解码器(23)的输入输出端的相应端口与数字伺服及数字信号处理电路(22)的输入输出端、按键电路及荧光屏显示驱动电路(42)的输入输出端相连；MPEG解码器(23)的输出端的相应端口与视频编码及数模转换电路(26)的输入端、音频数模转换电路(27)的输入端及第二功率驱动电路(29)的输入端相连；MPEG解码器(23)输入端的相应端口与遥控接收器(41)的输出端相连；只读存贮器(25)中的开机程序模块的光盘识别子模块中含有识别MP3光盘的程序段和记录MP3文件格式的子模块，光盘播放程序模块中设有播放MP3光盘的子模块。

2、根据权利要求1所述的能够播放MP3光盘的视盘机，其特征在于，前置放大电路(21)、数字伺服及数字信号处理电路(22)、MPEG解码器(23)、随机存取存贮器(24)、只读存贮器(25)、视频编码及数模转换电路(26)、音频数模转换电路(27)、第一功率驱动电路(28)、第二功率驱动电路(29)集成在一块双面主板(2)上，该双面主板的电路板为采用SMT贴片的电路板。

3、根据权利要求1或2所述的能够播放MP3光盘的视盘机，其特征在于，数字伺服及数字信号处理电路(22)由一块集成电路及其外围电路构成，该集成电路中固化有伺服自动序列程式，MPEG解码器(23)的RISC精简指令微处理器是拥有32位指令和32位数据总线的RISC精简指令微处理器，MPEG解码器(23)还包括有DMA控制器、MPEG处理器、先入先出缓冲器、霍夫曼解码器、音视频数据传送通道、屏显功能硬件、只读存贮器、随机存取存储器、寄存器以及主接口、音频串行接口、时分复用接口、先入先出缓冲器接口、视频输出接口等电路模块；各电路模块间由总线结构相互连接。

4、根据权利要求3所述的能够播放MP3光盘的视盘机，其特征在于，MPEG解码器(23)的型号为SVD1811、ES4108、ES4208、ES4308；数字伺服及数字信号处理电路(22)的集成电路的型号为CXD2545Q、CXD2585、CXD3008；视频编码及数模转换电路(26)和音频数模转换电路(27)共用的集成电路的型号为SVD1810、ES3207、ES3209、ES4227。

5、由权利要求1所述的视盘机播放MP3光盘的方法，具有以下步骤：系统上电进行复位后，依次进行开机显示、光头回中和关闭盒门、检测光盘及光盘识别，其特征在于，MPEG解码器中的微处理器执行开机程序模块的光盘识别子模块中的识别MP3光盘程序段而识别MP3光盘；微处理器按ISO-9660的规格分析MP3光盘的目录结构并找到MP3文件；还具有以下步骤：

(1)将MP3文件的大小、位置的数据记录于SDRAM中；

(2)从只读存贮器读出属于光盘播放程序模块的按MP3格式编制的播放MP3光盘程序子模块，存入SDRAM后，停机等待；

(3)按下播放按键则微处理器启动伺服系统、并根据按键信号把要播放的MP3文件的开始地址告诉伺服系统；

(4)伺服系统按地址找到所需的MP3文件经处理后送至MPEG解码器；

(5)微处理器对MP3文件进行是MODE I格式还是MODEII格式的判断；

(6)由微处理器控制按照播放MP3光盘程序子模块中的MP3解码二级子模块的程序在MPEG处理器中对MP3文件数据进行解码，得到音频数据；

(7)将音频数据送DAC进行数模转换，得到音频信号；

(8)将音频信号进行放大，送视盘机的音频输出端口。

6、根据权利要求5所述的视盘机播放MP3光盘的方法，其特征在于，对MP3文件的数据存入SDRAM又取出送至MPEG解码器的存取方式为按先进先出的顺序变速存取的方式。

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