【正文】 .............................................. 15 液晶顯示模塊 ............................................................................................. 16 第五章 軟件程序設(shè)計 .................................................................................................. 17 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺 ........................................................................................... 17 程序?qū)崿F(xiàn)思想 ................................................................................................... 17 整體軟件系統(tǒng)流程圖 ........................................................................................ 17 各模塊軟件系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................................................... 18 SD 卡讀寫模塊設(shè)計 ..................................................................................... 18 FAT16 文件系統(tǒng) .......................................................................................... 18 MP3 播放流程設(shè)計 ....................................................................................... 19 液晶顯示設(shè)計 ............................................................................................. 19 程序設(shè)計結(jié)果 ................................................................................................... 20 第六章 測試和調(diào)試 ...................................................................................................... 21 運行過程 ........................................................................................................... 21 問題分析 ........................................................................................................... 21 硬件方面 .................................................................................................... 21 軟件方面 .................................................................................................... 22 第七章 結(jié)論 .................................................................................................................. 23 結(jié)束語 .............................................................................................................................. 24 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 25 致謝 .................................................................................................................................. 26 附錄 .................................................................................................................................. 27 附錄一 ....................................................................................................................... 27 畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 選題背景 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，形式多樣的數(shù)字化產(chǎn)品已經(jīng)開始成為繼 PC 機后的信息處理工具，在這種數(shù)字化潮流下，嵌入式系統(tǒng)已成為當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點之一，嵌入式手持設(shè)備的 視音頻多媒體應(yīng)用也越來越廣泛。由于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求及成本因素決定了嵌入式系統(tǒng)在系統(tǒng)資源 , 包括硬件資源和軟件資源方面都是非常精簡和高效的。 隨著數(shù)字編解碼及壓縮技術(shù)的發(fā)展，語音文件也朝著高壓縮比、高保真的方向發(fā)展，從 MP MP2 到目前的 MP3 格式。便攜式 MP3 播放器作為一種集音頻播放、數(shù)據(jù)存儲為一身的數(shù)碼產(chǎn)品，其功能結(jié)構(gòu)為電子設(shè)計人員所津津樂道。 MP3是 MPEG 一 1 音頻 III(1ayerIII)的簡稱。 MPEG 一 1 音頻 (ISO／ IECll 172— 3)是目前普遍應(yīng)用的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其中層 III 的算法最 為復(fù)雜，但壓縮比最大，效果也最好，在低碼率的條件下基本能達(dá)到 CD 的音質(zhì)效果。 MP3 標(biāo)準(zhǔn)用盡可能低的碼流實現(xiàn) CD 音質(zhì)的聲音而不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)損失。如果對于一段聲音不進行壓縮的話，那么每存儲一秒鐘的立體聲 CD 音質(zhì)音樂必須用 1． 4Mbit，這是個十分大的開銷。通過運用 MPEG 音頻標(biāo)準(zhǔn)的壓縮技術(shù)，我們可以把存儲空間壓縮到原來的 1／ 12 而不會降低聲音的音質(zhì)。即使使用 1／ 24 的壓縮因子，仍然比單純降低采樣率的音質(zhì)要好。低數(shù)據(jù)量和高播放品質(zhì)的優(yōu)點使其成為音樂存儲、數(shù)字廣播、網(wǎng)上音樂傳輸?shù)闹饕绞健Ｈ藗儾粌H可以使用計算機軟件， 還可以通過數(shù)字隨身聽來欣賞音樂。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義 MP3 全稱是 MPEG Layer 3，狹義的講就是以 MPEG Layer 3 標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的一種音頻文件格式。在 INTERNET 廣泛普及的今天， MP3 音樂以其較小數(shù)據(jù)量和近似完美的播放效果已經(jīng)成為計算機上和 INTERNET 最流行的音樂格式了。將 CD格式的音樂數(shù)據(jù)壓縮成 MP3 格式，音效相差無幾（除非你有很好的音響和鑒賞力），文件大小至少可以壓縮 12 倍（每首 PCM 格式的 CD 歌曲大約 40~50MB 數(shù)據(jù)量）。自韓國世韓 (Seahan)公司 1998 年推出 世界上第一臺 MP3 隨身聽以來， MP3 播放器以其小巧的外形，不錯的近乎于 CD 的音質(zhì)，前衛(wèi)的功能，越來越受到消費者的青睞，也就成為業(yè)界甚至大眾媒體關(guān)注的一個熱門話題。它的記錄媒介是芯片或卡，畢業(yè)論文 2 無需轉(zhuǎn)動部件，徹底擺脫了磁帶和光碟的束縛，因而，抗震和節(jié)電性能更好。在市場消費刺激下，各大公司紛紛推出了自己的 mp3 播放器產(chǎn)品， IC 供應(yīng)商提供了眾多的 MP3 解碼芯片及其解決方案。除了 Micronas 方案 (MAS3507+DAC3550)、 ST方案 (ST92163+STA013/015)、 Crystal 軟解壓單芯片方案 (EP7209， EP7212)、 TI 軟解壓單芯片方案 (TMS320C5409)，還有臺灣創(chuàng)品方案 (T33510， T33520)、美國SigmaTel 方案 (STMP3400)和 TI 的 DA250 解決方案。這使 mp3 播放器的研制與生產(chǎn)變得更加容易，成本也大大降低，市場更加廣闊 。 設(shè)計和研究方向 STM32 系列微控制器采用 ARM 公司最新的 CortexM3 內(nèi)核。 VS1003 音頻解碼芯片為 VS10xx 系列的第三代產(chǎn)品，是芬蘭 VLSI Solution 公司生產(chǎn)的單片MP3/WMA/MIDI 解碼和 ADPCM 編碼芯 片。本文采用 STM32 系列微控制器，結(jié)合解碼芯片 VS100 SD 卡、 LCD 等外圍設(shè)備設(shè)計并實現(xiàn)了 MP3 播放器。其主要功能有：播放 VS1003 支持的所有音頻文件，如 MP WMA、 WAV 文件，且音質(zhì)非常好；通過搖桿控制播放上一首 /下一首，通過電位計來控制音量增減等；通過 LCD 顯示音量圖標(biāo)和播放狀態(tài)；本系統(tǒng)還計劃實現(xiàn)讀卡器功能， PC 機可通過USB 接口直接對開發(fā)板上的 SD 卡進行讀寫操作，以方便拷貝音頻文件。 畢業(yè)論文 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計理論基礎(chǔ) Arm 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（ architecture）是嵌入式設(shè)備的一種抽象，這意味著體系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的一般化，它典型的展現(xiàn)詳細(xì)的現(xiàn)實信息，例如軟件源代碼或硬件電路設(shè)計。在體系結(jié)構(gòu)層次，一個嵌入式系統(tǒng)中的硬件和軟件組件表示為相互作用的要素的某種組合。要素是硬件或軟件的表示，它們的實現(xiàn)細(xì)節(jié)被抽象掉了，只留下行為和相互關(guān)系的信息。體系結(jié)構(gòu)的要素可以在內(nèi)部集成于嵌入式設(shè)備之中，或者存在于嵌入式系統(tǒng)外部并且與內(nèi)部的要素相互作用。簡而言之，嵌入式體系結(jié)構(gòu)包括嵌入式系統(tǒng)的要素、與嵌入式系統(tǒng)相互作用的要素、每個單獨的要素的屬性、以及要素之間相互作用的關(guān)系。 STM32V100 Arm 開發(fā)板 STM32F103VBT6 增強型系列使用高性能的 ARM CortexM3 32 位的 RISC 內(nèi)核，工作頻率為 72MHz，內(nèi)置高速存儲器 (高達(dá) 128K 字節(jié)的閃存和 20K 字節(jié)的SRAM)，豐富的增強 I/O 端口和聯(lián)接到兩條 APB 總線的外設(shè)。所有型號的器件都包含 2 個 12 位的 ADC、 3 個通用 16 位定時器和一個 PWM 定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進的通信接口：多達(dá) 2 個 I2C 和 SPI、 3 個 USART、一個 USB 和一個 CAN。 STM32F103VBT6 增強型系列工作于 40176。 C 至 +105176。 C 的溫度范 圍，供電電壓 至 ，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。 SD 卡 SD 卡（ Secure Digital Memory Card）是一種為滿足安全性、容量、性能和使用環(huán)境等各方面的需求而設(shè)計的一種新型存儲器件， SD 卡允許在兩種模式下工作，即 SD 模式和 SPI 模式，本系統(tǒng)采用 SPI 模式。本小節(jié)僅簡要介紹在 SPI 模式下，STM32 處理器如何讀寫 SD 卡，如果讀者如希望詳細(xì)了解 SD 卡，可以參考相關(guān)資料。 SD 卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳如圖 21 所示 畢業(yè)論文 4 圖 SD 卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 SD 卡主要引腳和功能為： CLK：時鐘信號，每個時鐘周期傳輸一個命令或數(shù)據(jù)位，頻率可在 0～ 25MHz之間變化， SD 卡的總線管理器可以不受任何限制的自由產(chǎn)生 0～ 25MHz 的頻率； CMD：雙向命令和回復(fù)線，命令是一次主機到從卡操作的開始，命令可以是從主機到單卡尋址，也可以是到所有卡； 回復(fù)是對之前命令的回答，回復(fù)可以來自單卡或所有卡； DAT0～ 3：數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)可以從卡傳向主機也可以從主機傳向卡。 SD 卡以命令形式來控制 SD 卡的讀寫等操作?？筛鶕?jù)命令對多塊或單塊進行讀寫操作。在 SPI 模式下其命令由 6 個字節(jié)構(gòu)成，其中高位在前。 SD 卡命令的格式如表 1 所示，其中相關(guān)參數(shù)可以查閱 SD 卡規(guī)范。 FAT16 文件系統(tǒng) SD 卡如果采用 FAT16 文件格式，按照其不同的特點和作用大致可分為 5 部分：MBR 區(qū)、 DBR 區(qū)、 FAT 區(qū)、 FDT 區(qū)和 DATA 區(qū)。由于 SD 卡一般不做引導(dǎo)盤，一般也不分區(qū)，因此通常無 MBR 區(qū)，直接從 DBR 區(qū)開始。下面對后面四個區(qū)分別作簡介 DBR 區(qū) 內(nèi)容為系統(tǒng)引導(dǎo)記錄，它包括一個引導(dǎo)程序和一個被稱為 BPB（ Bi