【正文】 以能夠滿足需要。把 5V 電壓轉(zhuǎn)為成 ：電位器分壓和 DCDC 芯片。在 ATMEL 提供 的開發(fā)板中采用的是第一種方案，為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，我采取第 2 種方案：第 2 種方案?jìng)溥x芯片為 AS1117 和 MAX1626/7，參數(shù)比較如表 所列。 表 降壓電源芯片比較 名 稱 性 能 價(jià) 格 AS1117 IOUT=10 mA， VIN= 0≤ IOUT≤ 800 mA， ≤ VIN≤ 10V 1 元 MAX1626/7 15≤ IOUT≤ 50 mA， ≤ VIN≤ $ 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 7 電池供電模式：考慮到產(chǎn)品的完整性，故同時(shí)設(shè)置用 7 號(hào)干電池進(jìn)行供電的模式，這就需要一個(gè) ～ DC芯片，備選芯片為 LM2621 和 MAX1642/3。參數(shù)比較如表 所列。 本設(shè)計(jì)中 選 MAX856 芯片。 表 升壓電源芯片比較 名 稱 性 能 價(jià) 格 LM2621 至 14 V Input Voltage 至 14 V Adjustable Output Voltage Up to 1A Load Current $ MAX856 Vout= V ≤ Vm≤ V Iout= A $ 結(jié)合比較，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中我們分別選擇芯片 AS1117 和 MAX856。 音頻部分： AT89C51SND1C的音頻輸出提供 PCM和 I2S2 種模式，使得音頻芯片的選擇變得比較容易。綜合考慮數(shù)據(jù)精度和供電電壓等因素，選擇 CS4330 為音頻 DAC 芯片，CS4330 可是兼容性標(biāo)準(zhǔn)的 48kHz、 和 32kHz 音頻信號(hào) ,音頻信號(hào)通過串行數(shù)據(jù)口SDATA 送入，左右時(shí)鐘信號(hào) LRCK 控制左右聲道和描繪數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘系統(tǒng)的其它部分可以參照前面章節(jié)中提到的設(shè)計(jì)思想。 系統(tǒng)開發(fā) 系統(tǒng)開發(fā)包括硬件和軟件兩個(gè)部分，其中硬件主要是指開發(fā)電路板， 軟件部分主要包括 軟件 模塊分析，解碼和音頻的分析。 硬件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)劃分成幾個(gè)部分：電源部分、控制器部分、存儲(chǔ)器部分、音頻部分、人機(jī)接口和 RS232 通信部分。電路圖見附錄 A。 電源部分：整個(gè)系統(tǒng)采用 3V 電源供電，系統(tǒng)電源可以取自 USB 接口，也可來自干電池，所以系統(tǒng)電源由兩個(gè)部分組成，一個(gè)部分提供從 USB 接口的 5 到 3V的 DCDC 降壓轉(zhuǎn)化；另外一個(gè)部分提供從 干電池到 3V 的 DCDC 升壓轉(zhuǎn)化。圖 是利用 AS1117進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的電路圖。如圖 所示，從 USB 接口出來的 5V電源通過 AS1117 芯片被轉(zhuǎn)化 為 3V 電源，給整個(gè)系統(tǒng)供電。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 8 圖 利用 AS117 進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化 XX1117 芯片（其中 XX 是公司給產(chǎn)品的系列名字，如 AS111 LM1117 等，其大體功能相同，只是在具體參數(shù)上有細(xì)微的差別）有多種不同的封裝形式，重要的是有不同的電壓輸出型號(hào)，在本系統(tǒng)中一定要選擇 XX1117 芯片輸出電壓是 3V 的芯片，否則調(diào)試起來很麻煩。 圖 是利用 MAX856 進(jìn)行升壓的電路圖，通過 MAX856 把干電池的 電壓轉(zhuǎn)化為供系統(tǒng)使用的 3V 電壓。整個(gè)電路中比較重要的是二極管 1N5817，總的說來，按照 圖 連接之后，在輸入端加上 電壓，就可以在輸出端上得到需要的電壓，相當(dāng)方便。 圖 MAX856 外圍電路 控制器部分：控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其電路圖如圖 所示。需要注意的是，由于在系統(tǒng)中有 MP3 和 USB 傳輸?shù)认鄬?duì)來說是高頻的信號(hào)，為了避免噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，尤其是對(duì)音頻輸出信號(hào)的影響，所以在 AT89C51SND1C 的正負(fù)電源之間需要加上一個(gè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 9 RC 濾波電路以消除電路中的噪聲，而且對(duì)于 AVDD 和 UVDD 兩個(gè)模擬電壓和數(shù)字電源而言，兩者需要在數(shù)字地和模擬地處單點(diǎn)通過一個(gè)磁珠相連接，以避免數(shù)字 電源和模擬電源之間的影響，在系統(tǒng)中 A3V是模擬電源， 3V是數(shù)字電源。 圖 控制芯片 AT89C51SND1C 音頻部分：音頻部分是整個(gè)系統(tǒng)中最為重要的一個(gè)部分，在把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)的過程中，容易產(chǎn)生噪聲，這個(gè)關(guān)系到 MP3 播放器的聲音效果的好壞。本系統(tǒng)選擇的是 CS4330 芯片，其外圍電路連接如 圖 所示。 CS4330 能夠兼容 48kHz、 和32kHz 的音流頻。聲音數(shù)據(jù)通過串行輸入引腳 SDATA 輸入。左右輸入時(shí)鐘 LRCK 決定了左右聲道，而在串行輸入時(shí)鐘 SCLK 的驅(qū)動(dòng)下數(shù)據(jù)被送入 CS4330 的數(shù)據(jù)緩存中，而主時(shí)鐘決定了數(shù)據(jù)濾波器的使用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 10 圖 CS4330 的外圍電路 (a) 圖 CS4330 的外圍電路 (b) 主時(shí)鐘 Master Clock（ MCLK） 主時(shí)鐘 MCLK 必須是采樣時(shí)鐘的 25 384 或者 512 倍，采樣時(shí)鐘和 LRCK 的頻率相等，而 MCLK 對(duì) LRCK 的頻率可以自動(dòng)的檢測(cè)和初始化。 CS4330 內(nèi)部的分頻器在初始化的時(shí)候自動(dòng)把時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)化為需要的時(shí)鐘信號(hào)。 串行時(shí)鐘 Serial Clock（ SCLK） 串行時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)了數(shù)據(jù)的輸入， CS4330 支持內(nèi)部和外 部的串行時(shí)鐘模式。 初始化和掉電模式 CS4330 進(jìn)入掉電模式?jīng)Q定于初始化上電。內(nèi)部分類濾波器和 deltasigma 調(diào)制器重置，內(nèi)部的電壓參考，一位數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)化器選擇電容低通濾波器并且掉電。一直到 MCLK和 LRCK 提供， CS4330 都會(huì)保持在掉電模式。當(dāng)檢測(cè)到 MCLK 和 LRCK 后， MCLK 將計(jì)算一個(gè)LRCK 時(shí)鐘周期來決定 MCLK/LRCK 的頻率。隨即根據(jù)供給內(nèi)部的電壓參考，決定是 5V或者3V 電壓模式。最后，電壓提供給 D/A 轉(zhuǎn)化器和選擇電容濾 波器，模擬輸入也會(huì)變 化為大約 （ 3V模式下） 。這個(gè)過程需要大約 1ms， 1024 個(gè) LRCK 時(shí)鐘周期。 在一個(gè) LRCK 時(shí)鐘周期下，如果 MCLK 或者 CRCK 都沒有， CS4330 進(jìn)入掉電模式。當(dāng) MCLK和 LRCK 恢復(fù)后初始化順序馬上進(jìn)行。如果 MCLK/LRCK 頻率或者電壓在掉電模式下發(fā)生了改變， CS4330 將進(jìn)行相應(yīng)的改變。在有時(shí)鐘輸入的時(shí)候， CS4330 最好不要進(jìn)行上電操作。 供電模式 CS4330 名義上的供電可以是 5V 或者 3V?！?SMART 類似電路”在進(jìn)入初始化的時(shí)候或者跳出掉點(diǎn)模式的時(shí)候?qū)⒆詣?dòng)的選擇電壓。當(dāng) VA+引腳上輸入電壓為 ～ 時(shí) 候，輸出電壓是 ；當(dāng) VA+引腳上輸入電壓為 ～ 時(shí)，輸出電壓為 。在 ～ 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 11 ，輸出電壓將是 ，但是這種情況必須要盡量避免，因?yàn)檫@種情況將帶來極大的功耗損失。同樣的， CS4330 也需要加上濾波電路，而且這個(gè)電路離 CS4330 越近越好。 CS4330 的模擬濾波器是一個(gè)開關(guān)電容濾波器，而且該濾波器的頻率決定于時(shí)鐘頻率以及采樣頻率。 （ 1） 人機(jī)接口部分 人機(jī)接口部分主要是提供一個(gè)人和系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的接口，包括鍵盤輸入、 LED 顯示以及串行接口 3 個(gè)部分。鍵盤輸入提供給用戶選 擇功能的能力、 LED 顯示系統(tǒng)現(xiàn)在的工作狀態(tài)，如前面章節(jié)中提到，串行接口可以方便開發(fā)過程中的調(diào)試，通過串行調(diào)試助手等工具，把系統(tǒng)運(yùn)行情況反饋到 PC 機(jī)的屏幕。 鍵盤輸入、數(shù)碼管、撥碼以及 LED 的顯示電路圖如圖 ，圖 和圖 。 以下給出各個(gè)人機(jī)接口的功能定義。 圖 鍵盤輸入電路 圖 數(shù)碼管顯示電路 圖 LED 顯示和撥碼開關(guān) 撥碼開關(guān) 1（供電選擇）：用于控制由 USB 接口還是由干電池給系統(tǒng)供電，當(dāng)撥碼位于左邊時(shí)候，由 USB 接口供電， USB 電纜給系統(tǒng)提供 5V 電壓， 電壓通過 AS1117 轉(zhuǎn)化為 3V 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 12 供給芯片 ；當(dāng)撥碼位于右邊的時(shí)候，由 7 號(hào)干電池通過 MAX856 升壓后給芯片供電，串口不可用。（這個(gè)控制開關(guān)的設(shè)置是為了方便調(diào)試，否則可以把這個(gè)控制開關(guān)和撥碼開關(guān)合二為一）。 撥碼開關(guān) 2（系統(tǒng)功能選擇）：用于控制系統(tǒng)是執(zhí)行 U 盤功能還是 MP3 功能，這兩者的初始化狀態(tài)不同。當(dāng)撥碼位于左邊時(shí)，執(zhí)行 U盤功能，系統(tǒng)上電之后處于 U 盤初始化狀態(tài)；當(dāng)撥碼位于右邊時(shí)候，執(zhí)行 MP3 功能，系統(tǒng)上電之后處于 MP3 初始化狀態(tài)。 撥碼開關(guān) 3（系統(tǒng)上電）：由于開始給系統(tǒng)供電，當(dāng)撥碼 位于左邊時(shí)候，系統(tǒng)上電，控制器根據(jù)系統(tǒng)能夠選擇的不同位于不同的初始化狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的指示燈 2/3 亮 /滅；當(dāng)撥碼位于右邊時(shí)候，系統(tǒng)斷電，關(guān)閉。 撥碼開關(guān) 4（ ISP 選擇）：當(dāng)撥碼位于左邊時(shí)候， AT89C51SND1 的 ISP 引腳為低電平，允許進(jìn)行 ISP 編程，否則接到高電平，不允許進(jìn)行 ISP 編程。 指示燈 1（供電指示燈 1）：當(dāng) 5～ 3V 供電正常時(shí)，供電指示燈 1 亮。 指示燈 2（供電指示燈 2）：當(dāng) ～ 3V供電正常時(shí)候，供電指示燈 2 亮。 指示燈 3（ U 盤指示燈）：當(dāng)執(zhí)行 U盤功能時(shí)，無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)燈亮，有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)閃爍。 指示燈 4（ MP3 指示燈）：當(dāng)執(zhí)行 MP3 功能時(shí)候，等待播放的時(shí)候該燈亮，播放時(shí)候該燈閃爍。 按鍵 1（系統(tǒng)復(fù)位鍵）：按該銨鈕幾秒鐘，整個(gè)系統(tǒng)回到系統(tǒng)上電時(shí)候的狀態(tài)。 按鍵 2（ MP3 歌曲選擇鍵）：每按一次，歌曲序號(hào)自動(dòng)向上加 1，馬上從該首進(jìn)行播放，當(dāng)?shù)阶詈笠皇讜r(shí)候從第一首開始計(jì)數(shù)。 按鍵 3（ MP3 聲音控制鍵）：每按一次，聲音級(jí)別自動(dòng)向上加 1，當(dāng)達(dá)到 31 級(jí)時(shí)候從 0級(jí)開始重新播放。 按鍵 4（ MP3 開始鍵）：當(dāng)處于 MP3 系統(tǒng)初始化狀態(tài)時(shí)候，按一下開始播放歌曲，指示燈 3 開始閃爍；如果沒有歌曲可供播放，則沒有作用。 數(shù)碼管：在 U盤模式下顯示 U字樣；在 MP3 模式下顯示現(xiàn)在播放的是第幾首歌曲。 U盤初始化狀態(tài)：上電后，當(dāng)系統(tǒng)功能撥碼開關(guān)位于左邊時(shí)，數(shù)碼管顯示 U 字，等待和 PC進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。 MP3 初始化狀態(tài)：上電后，當(dāng)系統(tǒng)功能撥碼開關(guān)位于右邊時(shí)，數(shù)碼管顯示整個(gè) MP3 存儲(chǔ)器中一共有幾首歌曲可供播放，聲音級(jí)別位于第 10 級(jí)。 （ 2） Flash 存儲(chǔ)芯片 MP3 系統(tǒng)仍然選擇了前面 USB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用的 Flash 芯片 K9F2808U0A， Flash 芯片 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 13 的電路，如 圖 所示。 圖 Flash 芯片電路圖 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟 件模塊分析 MP3 播放系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)按照模塊可以劃分為以下幾個(gè)部分 ： Flash 存儲(chǔ)模塊、 USB通信驅(qū)動(dòng)模塊、 MP3 解碼控制模塊、音頻解碼接口模塊。 2 、 Flash 存儲(chǔ)部分 對(duì) Flash 的讀 /寫操作的相關(guān)知識(shí)在本小節(jié)中僅僅對(duì) FAT 文件系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地介紹。 一個(gè) FAT（ FAT12/FAT16/FAT32）文件系統(tǒng)卷（卷可以理解為是一張軟盤、一個(gè)硬盤或是一個(gè) Flash 電子盤）由 4 個(gè)部分組成：保留區(qū)（ reserved region）， FAT 區(qū)，根目錄區(qū)（ root directory region）和文件和目錄數(shù) 據(jù)區(qū)。 FAT 分配空間的時(shí)候，是按簇來分配的，但是其給出的地址卻是 LBA（ Logical Block Address），即它只給出一個(gè)扇區(qū)號(hào)，比如對(duì)此 Flash 而言，若給出 LBA 為 0x40，代表簇 1