基于VS1003解碼器的MP3播放器設(shè)計(jì)_洪家平

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應(yīng)用天地 APPLICATION NOTES 54 2010年第11 期 adv 廣告專用 基于VS1003解碼器的MP3播放器設(shè)計(jì) 洪家平 湖北師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 黃石 435002 摘要 以MSP430F149作為核心控制器 結(jié)合VS1003音頻解碼器 設(shè)計(jì)了一種帶SD卡的MP3播放器 給出了MP3播 放系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì) 在硬件設(shè)計(jì)上 解碼器與存儲(chǔ)器分離 增加了存儲(chǔ)容量 在軟件設(shè)計(jì)上 使用條項(xiàng)菜單方式進(jìn)行管 理 可以方便地進(jìn)行硬件或軟件的升級(jí) 經(jīng)過(guò)測(cè)試 該MP3播放器播放效果較好 關(guān)鍵詞 MP3播放器 SPI總線 MSP430F149 VS1003 中圖分類號(hào) T P368 1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A MP3 Player Design Based on Decoder VS1003 HongJiaping College of Com puter Science and Technology Hubei Normal University Huangshi 435002 China Abstract Taking MSP430F149 as the core controller and VS1003 as audio decoder an MP3 player with SD card is designed System hardw are and softw are designs are given In the design of hardw are the decoder and the memory are separated increasing the storage capacity in the design of softw are management is achieved through the menu items facilitating the hardware and software upgrading Test show s that this MP3 player can play high quality audio files with good effect Key words MP3 player SPI bus MSP430F149 VS1003 引 言 雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上MP3的款式越來(lái)越多 功能越來(lái)越 豐富 外觀設(shè)計(jì)也越來(lái)越個(gè)性化和人性化 但是 現(xiàn)有的 MP3播放器大部分還是將解碼器與存儲(chǔ)器一體化 這種 設(shè)計(jì)對(duì)MP3播放器的便攜性起了關(guān)鍵性的作用 但與此 同時(shí)也帶來(lái)了一些問(wèn)題 一方面存儲(chǔ)容量不易擴(kuò)展 另一 方面也不利于MP3播放器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 本系統(tǒng)將 存儲(chǔ)器與解碼器分離 可以利用多余的I O 接口 只要適 當(dāng)增加少量硬件開(kāi)銷并添加相應(yīng)代碼 即可以在此系統(tǒng)基 礎(chǔ)上方便地增加電壓測(cè)量 頻率測(cè)量 溫度測(cè)量等功能 做 到一機(jī)多用 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖1 MP3播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 MP3播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示 系統(tǒng)在硬件 上主要包括 MSP430F149 單片機(jī)最小系統(tǒng) 音頻解 碼模塊 SD 卡讀寫(xiě)模塊 液晶顯示模塊以及用來(lái)存 儲(chǔ)自制字庫(kù)的F lash 存儲(chǔ) 器等重要模塊 MSP430F149 是美國(guó) T I公司的MSP430系列單片機(jī) 它具有適合于各種應(yīng)用 的16 位結(jié)構(gòu) 采用 馮 諾依曼 結(jié)構(gòu) 因此其 RAM ROM 和全部外圍模塊都位于同一片地址空間內(nèi) 而且具 有超低功耗性能 同其他微控制器相比 MSP430系列可 以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命 這對(duì)手持設(shè)備及一些要求低 功耗電子產(chǎn)品中是非常重要的 此外 它還具有靈活 強(qiáng) 大的處理能力 豐富的存儲(chǔ)器 外設(shè)等優(yōu)點(diǎn) 2 硬件模塊的具體實(shí)現(xiàn) 2 1 MSP430F149單片機(jī)最小系統(tǒng) MSP430F149最小系統(tǒng)是整體設(shè)計(jì)中最核心的部分 控制著系統(tǒng)各個(gè)子模塊之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行 它設(shè)計(jì)的成功 與否 直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)能否正常運(yùn)行 如圖2所示 MSP430F149最小系統(tǒng)中主要由穩(wěn)壓模塊 晶振電路 復(fù) 位電路以及人機(jī)交互式按鍵輸入 4 部分組成 SPX1117M3 3 3是系統(tǒng)穩(wěn)壓芯片 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的3 3 V 電源 SP708S是系統(tǒng)管理芯片 與手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)一起 主要起可靠復(fù)位作用 考慮到MP3播放器的人機(jī)交互操 作 共設(shè)計(jì)了6個(gè)按鍵 KEY1到KEY6 它們的按鍵功 能分別是 確定 向下 向上 退出 音量加 音量減 2 2 音頻解碼模塊 VS1003是芬蘭VLSI公司生產(chǎn)的單芯片MP3 WMA APPLICA TION NOTES 應(yīng)用天地 paper m cn 投稿專用 2010年第 11期 Microcont rollers 通過(guò)xCS xDCS引腳的置高 低來(lái)確 認(rèn)是哪一個(gè)接口處于傳送狀態(tài) VS1003的功能控制 如 初始化 軟復(fù)位 暫停 音量控制 播放時(shí)間的讀取等 均是 通過(guò)SCI口寫(xiě)入特定寄存器實(shí)現(xiàn)的 兩條SCI 指令之間 要通過(guò)DREQ 引腳信號(hào)判斷上一次處理是否完成 2 3 SD卡模塊 SD卡價(jià)格低 存儲(chǔ)容量大 使用方便 通用性與安全性 強(qiáng) MP3 數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上都采用SD卡作為其存儲(chǔ)設(shè)備 SD卡支持兩種總線模式 SD 模式與 SPI 模式 其 中 SD模式采用6線制 而SPI模式采用4線制 采用單 片機(jī)對(duì)SD 卡進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)一般都采用SPI 模式 可用不 同的初始化方式使SD 卡工作于SD或SPI模式 本設(shè)計(jì)中 音頻數(shù)據(jù)MP3文件以SD 卡為載體 所以 設(shè)計(jì)電路時(shí)必須含有讀取SD 卡模塊 圖5為SD卡模塊 SPI模式 的接口電路 2 4 液晶顯示模塊 LCD3310液晶是一個(gè)48行84列的液晶顯示器 其 帶有低功耗PCD8544的CMOS LCD 控制驅(qū)動(dòng)器 串行輸 入速度最高可達(dá)4 0 Mb s 為了讓LCD3310液晶能夠 顯示4行12 12的漢字 系統(tǒng)開(kāi)辟了一個(gè)6 84字節(jié)的 緩沖區(qū) 寫(xiě)液晶時(shí)就不用直接寫(xiě)入 LCD3310 的靜態(tài) DDRAM 了 可以先寫(xiě)入系統(tǒng)為它開(kāi)辟的數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 最 后再刷新修改的部分就可以顯示出要顯示的內(nèi)容 LCD3310的接口采用SPI模式 其電路如圖6所示 圖5 SD卡模塊接口電路 圖6 液晶顯示模塊接口電路 3 軟件設(shè)計(jì) 圖7是MP3播放器的軟件流程 系統(tǒng)啟動(dòng)后 先初 始化硬件模塊 由單片機(jī)通過(guò)FAT32文件系統(tǒng)接口讀取 SD卡的一些基本信息 如容量 扇區(qū)大小 FAT 表以及根 目錄所在的起始扇區(qū)等 通過(guò)這些信息就可以找出 SD 卡是否有可以播放的音樂(lè)文件 若有 單片機(jī)通過(guò)SPI總 線方式讀出音頻信息 并將歌曲的碼流信息送入到 VS1003 芯片中 通過(guò)VS1003解碼芯片及其內(nèi)含的高質(zhì) 量立體聲DAC和耳機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 實(shí)現(xiàn)MP3歌曲的播放功 能 在按鍵的控制下 通過(guò)LCD3310中菜單選項(xiàng)的選擇 實(shí)現(xiàn)對(duì)歌曲選擇及音量控制等功能 在播放的同時(shí) LCD3310上顯示的信息除歌曲名稱外 還包括進(jìn)度和音 圖7 MP3播放器的軟件流程 量等 編者注 SD卡 LCD3310 液晶 VS1003音頻解碼器 初始化程序略 經(jīng)過(guò)運(yùn)行測(cè)試 系統(tǒng)可以正常流暢地播放出320 kb s 的高音質(zhì)MP3音樂(lè)文件 而且在使用500 mA 鋰電池的 情況下 可以連續(xù)正常地播放長(zhǎng)達(dá)10個(gè)小時(shí) 可見(jiàn) 其功 耗比較低 結(jié) 語(yǔ) 本著低成本 實(shí)用性強(qiáng)的原則 設(shè)計(jì)了一種解碼器與 存儲(chǔ)器分離的MP3播放器 可以流暢地播放出高音質(zhì)的 MP3文件 同時(shí) 只要適當(dāng)增加少量硬件開(kāi)銷并添加相 應(yīng)代碼 即可以利用多余的I O 口在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上方便地 增加如電壓測(cè)量 頻率測(cè)量 溫度測(cè)量等功能 真正做到一 機(jī)多用 編者注 本文為期刊縮略版 全文見(jiàn)本刊網(wǎng)站ww w mesnet com cn 參考文獻(xiàn) 1 胡大可 MSP430系列超低功耗 16位單片機(jī)原理與應(yīng)用 M 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2000 2 魏小龍 MSP430 系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 M 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2002 3 梁炎昌 一個(gè)占用內(nèi)存極少的菜單系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) EB OL 2009 4 26 2010 05 http w ww 26094353 html 4 肖宏偉 Visual C 開(kāi)發(fā)答疑 M 北京 人民郵電出版 社 2003 洪家平 教授 主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)應(yīng)用 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)與應(yīng)用 收稿日期 2010 05 17