【正文】 戶軟件（ dent software）：為一個(gè)特定的 USB 設(shè)備而在主機(jī)上運(yùn)行的軟件。軟件系統(tǒng)通過對(duì)各種主機(jī)控制器提供支持以保證將完成 USB的擴(kuò)充。扣除用于總線狀態(tài)，控制和錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)等的數(shù)據(jù)傳輸， USB的最大理論傳輸速率仍達(dá) ， 高于一般的串行總線接口。作為一種高速總線接口， USB 適用于多種設(shè)備，其易于使用表現(xiàn)在 USB接口支持熱插拔，并且所有的配置過程都由系統(tǒng)自動(dòng)完成，無須用戶干預(yù)。眾所周知，計(jì)算機(jī)外設(shè)的豐富及消費(fèi)電子設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展了 PC 的應(yīng)用空間，同時(shí)外設(shè)的日益豐富也給用戶造成了連接上的困難?？傊?， MP3 播放器在不斷集成化的同時(shí)，功能正朝著多樣化方向發(fā)展。當(dāng)前流行的 MP3 播放器其主要結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 1 便攜式 MP3 播放器基本原理 本章首先 討論便攜式 MP3 播放器的結(jié)構(gòu)、然后介紹多種存儲(chǔ)器類型、接著介紹各種通信接口及其擴(kuò)展功能，其中簡(jiǎn)要介紹了 通信協(xié)議。可見，一個(gè) MP3 播放器主要 應(yīng)包括： （ 1） 單片機(jī)控制系統(tǒng) （ 2） 大容量的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備 （ 3） MP3 解碼器 （ 4） D/A 轉(zhuǎn)換芯片 （ 5） 音頻放大電路 （ 6） USB 接 口 （ 7） LCD 顯示和鍵盤電路 圖 MP3 播放器的主要結(jié)構(gòu)示意圖 事實(shí)上，隨著 MP3 播放器的激烈競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展。 MP3 播放器的通信接口 MP3 播放器的通信接口 MP3 的通信方式已從 PC 并口的 Normal 方式過渡到 ECP 或 EPP 方式，上 /下載速率從100Kbytes/s 上升到 300Kbytes/s； 最新的產(chǎn)品，大多已經(jīng)使用了支持熱插拔的 USB 接口，通信速率最高可達(dá) 400 到 500Kbytes/s，用戶下載 32Mbytes 的 MP3 音樂只需大約一分半鐘時(shí)間，大大縮短了用戶上 /下載 MP3 音樂的時(shí)間，有的甚 至采用了 接口。 USB 技術(shù) 的提出就是基于通用 連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，以達(dá)到方便用戶，降低成本，擴(kuò)展 PC 機(jī)外設(shè)的目的。 USB 協(xié)議的傳輸速率 USB 是一種支持在 USB 主機(jī)和 USB 設(shè)備之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議?，F(xiàn)在的 可以達(dá)到 500Mb/S。 USB 的 4 個(gè)層次 這種軟件由 USB設(shè)備的提供者提供或由操作系統(tǒng)提供。 USB 總線接口層提供了在主機(jī)和設(shè)備之間的物理連接，發(fā)送連接，數(shù)據(jù)包連接。 便攜式 MP3 播放器的擴(kuò)展功能 播放數(shù)字音樂的同時(shí)，消費(fèi)者還希望能夠有多種功能，比如用于實(shí)時(shí)記錄語音信號(hào)等，一些廠商在他們的 MP3 中又加入了使用 標(biāo)準(zhǔn)的 ADPCM 語音編碼算法，實(shí)現(xiàn) MP3 的實(shí)時(shí)語音錄音功能，由于該算法的編碼速率為 32Kbps， 因而可以在 32Mbytes 的 Flash 中連續(xù)錄音 2 個(gè)小時(shí)左右，能夠滿足一般記錄語音的質(zhì)量要求。硬件 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 4 方面包括：基于分離芯片的 MP3 播放器方案、基于 集成 MP3 功能單片機(jī)的 MP3 播放器方案、基于定制 ASIC 電路的 MP3 播放器方案及彩 FPGA 實(shí)現(xiàn) MP3 播放器的方案?；诩?MP3 功能單片機(jī) （ MCU） 的 MP3 播放器 立體聲 D/A 轉(zhuǎn)換器 立體聲 D/A轉(zhuǎn)換器 是 MP3 播放器極其重要的部件。 大容量的可擦除存儲(chǔ)器 對(duì)于便攜式 MP3 播放器，大容量的可擦除存儲(chǔ)器是其必備的，同時(shí)該設(shè)備的類型，質(zhì)量和容量大小 ，直接決定了 MP3 播放器的價(jià)格 ， 當(dāng)前 MP3 播放器都具有大容量的可擦除存 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 5 儲(chǔ)器，而且 其容量有越來越大之趨勢(shì)。 由于該設(shè)計(jì)的 ASIC 具有并口和 USB 口可復(fù) 用通信的特性，因而使用不同連接電纜和適配器，就能夠?qū)崿F(xiàn)與 PC 機(jī)不同的通信方式，對(duì)于 PC 僅有并口的用戶和具有 USB 口的用戶均能使用該款機(jī)器。 各個(gè)方案的比較 基于分離芯片的 MP3 播放器 成本大，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸淘汰。 基于以上分析，又由于本人能力和時(shí)間所限，本文采用基于集成 MP3 功能單片機(jī) 進(jìn)行MP3 的研究和設(shè)計(jì)。 音頻部分：把數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)； USB 供電模式： USB 供電參數(shù)如下： USB 接口提供 5V電壓和 200mA 電流， Imax=500mA；PC 機(jī)為 500mA；筆記本電腦為 100mA。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 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。 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。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 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。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。 CS4330 能夠兼容 48kHz、 和32kHz 的音流頻。 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)。一直到 MCLK和 LRCK 提供， CS4330 都會(huì)保持在掉電模式。這個(gè)過程需要大約 1ms， 1024 個(gè) LRCK 時(shí)鐘周期。在有時(shí)鐘輸入的時(shí)候， CS4330 最好不要進(jìn)行上電操作。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。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。（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) 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 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 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。 （ 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)