机和平板电脑等移动设备即将取代传统电脑。FM 收音机是发展中国家的娱乐渠道之一。这一被遗忘的事实，加上互联网收音机的出现，可能会扼杀 FM 收音机的存在。通常，OEM 会考虑在平板电脑或移动设备上不安装 FM 收音机。然而，大多数大城市仍然有 FM 收音机，而且没有计划在不久的将来淘汰它。
　　有一种微型插件设备，当连接到手机或平板电脑时，可以为移动设备提供 FM 广播服务。即插即用的 FM 接收器可以使用带有微控制器或 SOC（片上系统）的 FM 接收器芯片构建。微控制器在与平板电脑/移动设备上的 USB 主机通信时充当 USB 设备，并接收频道扫描、频道更改或设置输出功率水平等操作的命令。这种总线供电的即插即用 FM 接收器配件可以收听本地 FM 频道，同时消耗的电量远低于移动宽带收音机（互联网收音机）所需的电量。
　　FM 收音机接收器
　　FM 收音机接收器芯片提供 70-108 MHz 的覆盖范围，适用于美国/欧盟 (87.5-108 MHz)、日本 (76-90 MHz) 和中国 (76- 108 MHz)。通常，FM 收音机接收器能够以 50、100 或 200 kHz 的步长调谐频率。FM 收音机还可以支持无线电数据系统 (RDS)/无线电广播数据系统 (RBDS) 功能，这些功能完全由主机编程。
　　除了传输音频外，RDS 还用于接收文本信息。这可能包括歌曲名称、正在播出的节目名称或要显示的快讯。在紧急情况下，RDS 可用于传输关键信息。
　　频段扫描是一种方法，通过这种方法，FM 收音机芯片会扫描整个 FM 频段以查找可用的收音机频道。然后，收音机会将强的频道频率存储在其内部存储器中，主机微控制器或 SOC 可以读取这些频率。
　　存储频道后，有三种方法可以调到特定频道：
　　预设调谐：在此方法中，FM 接收器的调谐频率设置为主机定义的某个频道。
　　搜索调谐：在此方法中，接收器自动以增加（向上搜索）或减少（向下搜索）频率方向搜索下一个可用的有效频道。
　　步进调谐：在此方法中，接收器简单地以频率增加的顺序（向上）或减少的顺序（向下）逐个频道地步进。
　　目前大多数无线电接收器芯片都使用标准协议（如 I2C和SPI）与主机通信。无线电接收器芯片还会在关键事件发生时生成中断，以引起主机注意，例如：
　　当 RSSI（接收信号强度指示器）值低于阈值水平时，信号质量较差
　　单声道到立体声的转换（反之亦然）
　　已获取 RDS 同步
　　RDS 同步丢失
　　RDS 缓冲区已满
　　由于此嵌入式系统在电池供电的设备上运行，因此高效的电源管理至关重要。无线电接收器芯片支持由 SOC 控制的各种电源模式，以延长电池寿命。因此，接收器芯片支持以下电源模式：
　　关机：在此模式下，电源关闭，所有内部调节器均被禁用。
　　断电：电源打开，但内部调节器仍被禁用。
　　待机：调节器正常工作，无线电模式保持不变。

　　通电：这是正常运行模式，其中所有调节器均已启用，无线电完全正常工作。

　　级是模拟信号处理级，将 RF 天线信号转换为低 IF（中频）数字信号。AGC（自动增益控制）单元将 LNA（低噪声放大器）保持在其线性工作范围内。混频器用于将接收到的 RF 信号下变频为低 IF 信号。ADC 将信号转换为数字格式。FM 解调在数字域中完成。数字信号处理器还处理 RDS 数据。
　　FM 收音机配件实现 图 2

　　显示了使用通用 FM 收音机芯片简单实现的完整 FM 系统的框图：

　　随着现代可编程 SOC 的出现，除了一些无源元件外，无需任何其他外部元件即可实现完整的设计。SOC 通过 I 2 C 端口发送命令并接收来自 FM 收音机芯片的状态消息。SOC 通过现有的 USB 接口连接到平板电脑。平板电脑上的前端使用应用程序来访问 FM 收音机以扫描和选择频道。
　　当 FM 收音机收到锁定特定频率的命令时，它会在特定引脚上输出模拟音频。来自 FM 收音机接收器的模拟输出由 SOC 进一步处理，数字化音频通过 USB 传输到平板电脑。FM 收音机芯片运行所需的电源来自 USB 总线。大多数 FM 收音机芯片所需的电流通常为几毫安甚至更少，电压为 1.8V。这完全在 USB 总线的能力范围内，也是便携式设备可以接受的水平。
　　SOC 中需要以下资源来实现无线电配件：
　　放大器
　　ADC（模数转换器）
　　通信协议 (I2C / SPI)
　　USB 接口
　　过滤块
　　通常，FM 收音机芯片输出的音频信号的幅度约为 100mV。放大器用于放大从 FM 接收器获得的模拟音频，然后将其馈送到 SOC 中的 ADC。模拟音频输出在通过 PGA（可编程增益放大器）后强度会增加，如框图所示。这确保了 ADC 的整个输入范围都得到利用，从而在 FM 收音机芯片的输出端忠实地再现音频。也可以使用输入范围较小的 ADC 将信号数字化。但是，信号的幅度越小，就越容易受到系统噪声的影响。
　　ADC
　　（模拟数字转换器）以 44.1 kHz 的速率对放大器的模拟输出进行采样，并将其转换为 16 位数字值。采样率选择为 44.1 kHz，这符合奈奎斯特原理，该原理规定采样频率必须至少为工作频率的两倍。
　　通信协议
　　是一种标准协议，例如 I 2 C 或 SPI，用于将 SOC 与 FM 接收器连接起来。如果使用 I 2 C，SOC 将充当主机，而无线电接收器芯片将充当从机，数据速率为 100/400 kHz。可以通过 I 2 C 总线从 I 2 C 主机向 FM 接收器芯片发出更改频道或扫描 FM 波段的命令。FM 接收器芯片能够解码预定义命令以执行各种任务。如果使用 RDS，则控制器可以使用 I 2 C接口从 FM 接收器读取接收到的数字信息。可以通过 I 2 C从 FM 无线电接收器读取其他状态信息（例如 RSSI），并将其显示在平板电脑或 PC 上。
　　DMA
　　（直接内存访问）在许多微控制器中，DMA 是一项强大的功能，有助于卸载内存位置之间的数据传输以提高性能。当 CPU 处理其他关键任务时，DMA 可用于将转换后的数字值从 ADC 传输到内存或直接传输到 USB。
　　USB
　　用于将主机平板电脑与 SOC 连接起来。USB 中断端点用于接收来自主机的各种命令，例如频道扫描、频道增加、频道减少等。请注意，如果命令大小较小，则可以使用 USB 设备上的控制端点来传输命令。可以使用控制端点本身来发送命令。命令可以作为供应商定义的命令发送；但是，在控制端点上，一个 USB 数据包多可以发送 8 个字节的数据。从 ADC 获得的 44.1 kHz 数字数据使用等时 USB 传输模式传输到主机。等时传输是这种传输的理想选择，因为它能够保持一致的交付时间，因为它具有保证的延迟、分配的总线带宽以及缺乏错误校正和握手。请注意，错误是通过 CRC 字段检测到的，但不会被纠正。偶尔的数据错误或传输丢失不会被人耳察觉；需要频繁停止才能达到注意的程度。由于没有错误校正，即使存在包含错误的数据包，数据传输也不会停止。微控制器支持同步端点的数据包大小为 1023 字节。
　　提高音频质量
　　在移动操作系统中，通常有一个专用的媒体服务器或媒体引擎用于播放音频。如果用户需要，可以使用同一个媒体引擎来增强或修改音频的特性。在某些移动处理器中，有专用的 DSP 硬件来实现这一点。
　　使用媒体引擎或 DSP 会消耗额外的电量、降低性能，并可能对用户体验产生负面影响。另一种方法是在 SOC 中处理音频，然后通过 USB 将处理后的音频传输到主机平板电脑。平板电脑只需在其扬声器上播放此音频即可。
　　可以使用 SOC 中的资源以“低音”和“高音”控制的形式为用户提供对音频质量的更精细控制。这可以通过在 Cypress Semiconductor 生产的 PSoC 3 等设备中使用 DFB（数字滤波器块）来实现。DFB 块接收数字输入数据并输出处理后的数字数据。在此应用中，可以使用 DMA 将数据流式传输到 DFB，根据所需的音频质量进行过滤，然后通过 USB 发送以进行播放。
　　音频所需的质量由 GUI（图形用户界面）控制。GUI 将提供类似于音乐播放器中均衡器的界面。整个音频频率范围可以分为离散频带。更改 GUI 上控件的位置后，一组新系数将加载到 DFB 上。这些系数将改变每个频带的增益，从而改变输出音频的质量。
　　主机应用程序
　　主机运行一个应用程序，作为控制无线电接收器的前端。如果主机运行的是 Android 操作系统，则可以使用标准 Java 和 Android 库创建一个简单的 GUI。在 Windows 平板电脑上，一个简单的 C# GUI 就可以完成这项工作。提供按钮等控制对象来选择频道、增加或减少频道位置等。
　　Microsoft Windows 操作系统中的 DirectSound 驱动程序与 USB 的同步传输模式配合使用，将音频传输到扬声器。此功能在 Windows 7 操作系统上也可用。专为平板电脑设计的 Windows 8 操作系统的演进支持 GUI 和音频驱动程序，没有任何变化。Android 平板电脑目前不支持同步传输。Apple 的 iPad 和其他一些 iOS 设备具有内置 USB 主机，可以使用同步传输进行音频播放。
　　Windows 中的前端主机应用程序/Windows 窗体应用程序用于根据用户请求生成事件，例如：
　　请求频道扫描
　　渠道增值请求
　　请求通道减量
　　向接收器请求 RSSI

　　对于 Windows，可以使用 Visual Studio 中的 C# 开发应用程序。可以使用标准库或 SOC 制造商提供的自定义库访问 USB 设备及其端点。该库提供通过 USB 接口访问 SOC 的方法和对象。可以创建 Windows 窗体来发送命令并显示状态信息，如下所示。

　　可以添加按钮等控制对象来实现各种操作，例如频道扫描、下一频道、上一频道和音量控制。除此之外，还可以以 .WAV 文件的形式录制数字音频。可以为 Android OS 和 Apple 的 iOS 开发类似的应用程序。
　　现代 SOC（如 PSoC 3）可用作即插即用 FM 收音机配件的单芯片实现。模拟音频的放大、数字化、滤波、传输到主机以及 FM 接收器的控制均可高效处理。这种总线供电设备可在不使用时以低功耗模式运行，例如 FM 接收器和 SOC 均支持的待机和断电模式，从而证明在平板电脑等电池供电的主机中非常高效。