【正文】 ，無論是空間資源還是時間資源都消耗很大，因此要求處理器的存儲容量（存儲軟解碼代 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 碼的 ROM 和運(yùn)行時所需的 RAM）及處理速度都要求很高，市面上的一般的單片機(jī)甚至 ARM7 都很難做到對音頻流暢無壓力的解碼，何況解碼后的數(shù)據(jù)還要 DAC 轉(zhuǎn)換才能形成模擬信號，要是其 DAC 驅(qū) 動能力不夠的話，還需另外添加功率放大電路，總之付出的硬件成本是比較高的。 （ 3） 存儲煤質(zhì)選擇： 一首歌的大小普遍在 3~4MB 左右，音質(zhì)稍微好點的基本在 5MB 以上，顯然存儲在處理器內(nèi)部是不現(xiàn)實的，這要求外設(shè)存儲設(shè)備，且需要大容量的，可以選擇外接 Flash， MicroSD 卡， U 盤等，由于 Flash 是焊接到 PCB 上，一旦確定其大小就被固定了，對后續(xù)升級不便，且也不方便移動和攜帶，而 MicroSD 卡和 U盤是不錯的選擇，大容量，可插拔，價格不貴容易購買，考慮到 SD 卡和 microSD 卡兼容，大部分人相機(jī)用的是 SD 卡而手機(jī)用的就是 microSD 卡，所以本設(shè)計選擇以MicroSD 卡作為音頻的存儲設(shè)備。因此，它獨(dú)立 (不依賴 )于硬件架構(gòu)。 因此，本設(shè)計最終方案以 STC12C5A60S2 為主控芯片， MicroSD 卡為音頻存儲設(shè)備，VS1003 為音頻解碼模塊， TFT 彩屏為人機(jī)交互界面，通過主控 MCU 搭載的 Petit FatFs文件傳統(tǒng)對 MicroSD 卡上的音頻文件進(jìn)行檢索并顯示在界面，根據(jù)用戶 選擇將相應(yīng)音頻文件輸出至 VS1003 模塊進(jìn)行解碼播放，同時將其信息如歌曲名，歌詞，播放時長等顯示到界面。片上集成 1280 字節(jié) RAM，基本滿足大部分程序運(yùn)行所需內(nèi)存大小。重要的一點 STC12C5A60S2 目前的售價與傳統(tǒng) 51 差不多，市場供應(yīng)也很充足，是一款高性價比的單片機(jī)。這是普通 51 單片機(jī)所沒有的先天優(yōu)勢。 VS1003 通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的從機(jī)。 圖 23 VS1003 架構(gòu)圖 由于本設(shè)計主要是利用 VS1003 的解碼功能，所以僅要求了解其解碼相關(guān)的部分引腳即可，其相關(guān)引腳如下 引腳名稱 LQFP48 引腳類型 引腳功能 XRESET 3 DI 低電平有效，異步復(fù)位端 DGND0 4 DHND 處理器核與 I/O 地 CVDD0 5 CPER 處理器核電源 IOVDD0 6 IOPWR I/O 電 源 CVDD1 7 CPEW 處理器核電源 DREQ 8 DO 數(shù)據(jù)請求 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 GPIO2/DCLK 9 DIO 通用 I/O2/串行總線時鐘 GPIO3/SDATA 10 DIO 通用 I/O3 / 串行數(shù)據(jù)總線數(shù) XDCS/BSYNC 13 DI 數(shù)據(jù)片選端 /字節(jié)同步 IOVDD1 14 IOPWR I/O 電源 XTALO 17 AO 晶振輸出 XTALI 18 AI 晶振輸入 IOVDD2 19 IOPWR I/O 電源 DGND2 20 DGND 處理器核與 I/O 地 DGND3 21 DGND 處理器核與 I/O 地 DGND4 22 DGND 處理器核與 I/O 地 XCS 23 DI 片選輸入，低電平有效 CVDD2 24 CPWR 處理器核電源 RX 26 DI UART 接收口，不用時接 IOVDD SCLK 28 DI 串行總線的時鐘 SI 29 DI 串行輸入 SO 30 DO3 串行輸出 CVDD3 31 CPWR 處理器核電源 TEST 32 DI 保留做測試，連接至 IOVDD GPIO0/SPIBOOT 33 DIO 通用 I/O0 /SPIBOOT,使用 100K 下拉電阻 GPIO1 34 DIO 通用 I/O1 AGND0 37 APWR 模擬地，低噪聲參考地 AVDD0 38 APWR 模擬電源 RIGHT 39 AO 右聲道輸出 AGND1 40 APWR 模擬地 AGND2 41 APWR 模擬地 GBUF 42 AO 公共地緩沖器 AVDD1 43 APWR 模擬電源 AVDD2 45 APWR 模擬電源 LEFT 46 AO 左聲道輸出 AGND3 47 APWR 模擬地 表 24 VS1003 重要引腳說明 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 在 VS1003 的使用中除了對引腳有所了解外，還要對其寄存器有很好的了解才能對相應(yīng)寄存器進(jìn)行設(shè)置從而使用該芯片。 ● bit1： SM_SETTOZERO 置零 ● bit2： SM_RESET SM_RESET = 1， VS1003 軟復(fù)位。 ● bit4： SM_PDOWN SM_PDOWN = 1，軟件省電電模式，該模式不及硬件省電模式（由 VS1003 的 xReset激活） ● bit5： SM_TESTS SM_TESTS = 1，進(jìn)入 SDI 測試模式。 ● bit9： SM_SDIORD SM_SDIORD = 0， SDI 總線字節(jié)數(shù)據(jù) MSB 在前，即須先發(fā)送 MSB； SM_SDIORD = 1，SDI 總線字節(jié)數(shù)據(jù) LSB 在前，即須先發(fā)送 LSB； 該位的設(shè)置不會影響 SCI 總線。 注：這里的模式指的是總線模式。 同時置位 SM_ADPCM_HP 、 SM_ADPCM 和 SM_RESET 將開啟 ADPCM 錄音用高通濾波器，對錄音時的背景噪音有一定的抑制作用。 VS1003 的內(nèi)置的重音增強(qiáng)器 VSBE 是種高質(zhì)量的重音增強(qiáng) DSP 算法，能夠最大限度的避免音頻削波。當(dāng) ST_AMPLITUDE（ bit： 1512）不為零時，高音增強(qiáng)將使能。 ● SC_ADD（ bit： 1211） 用于在 WMA 流解碼時給倍頻器增加的額外的倍頻值?？梢愿脑摷拇嫫鞯闹?，但是新值須要對該寄存器進(jìn)行兩次寫操作。寫該寄存器將直接改變采樣率。字節(jié)順序是大端模式，即高字節(jié)在前，低字節(jié)在 后。 9） SPI_HDAT0 和 SPI_HDAT1（ 0x8， 0x9， R） 這兩個寄存器用來存放所解碼的音頻文件的相關(guān)信息，為只讀寄存器。如 果沒有使用任何用戶應(yīng)用程序，則該寄存器不應(yīng)進(jìn)行初始化，或是將其初始化為零，具體請參考應(yīng)用筆記 VS10XX。最大音量的設(shè)置值為 0x0000，而靜音為 0xFFFF。 12） SCI_AICTRL[x]（ 0xC0xF， RW） 用于訪問用戶應(yīng)用程序。 SD 卡的數(shù)據(jù)傳輸和物理規(guī)范由 MMC 發(fā)展而來，其尺寸和 MMC 相近，為 24mm 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 32mm 。因此 Secure Digital這個命名就有“安全數(shù)碼 安全數(shù)碼”的意思。同時，一些別的領(lǐng)域也需要體積更小的存儲卡產(chǎn)品。因為這樣的關(guān)系，至今 microSD 也被人們叫為 T Flash 卡或 TF 卡。其大小和實物如下： 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 圖 26 Micro SD 卡外觀及卡槽 為兼容 SD 卡和 MicroSD 卡，本設(shè)計采用 SD卡接口作為 PCB 封裝，實際存儲煤質(zhì)為 MicroSD 卡，通過轉(zhuǎn)接卡實現(xiàn) 轉(zhuǎn)換。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。當(dāng)進(jìn)入一級菜單后（以進(jìn)入音樂菜單為例，其它類似）， prev 為選擇上一首歌曲， next為選擇下一首歌曲， play 表示播放， quit 表示返回主菜單，當(dāng)鍵值為 play 時進(jìn)入播放MP3 狀態(tài)，此時 prev 表示快退， next 表示快進(jìn)， play 表示暫停， quit 表示返回上一級菜單。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 第 3 章 系統(tǒng)軟件原理及概述 系統(tǒng)軟件總體流程介紹 Y Y N 圖 31 系統(tǒng)軟件流程圖 整體軟件啟 動流程如上圖所示，程序一開始先對各模塊進(jìn)行初始化，經(jīng)過一系列初始化后開始初始化 Petit FatFS 也即搭載該文件系統(tǒng)，然后進(jìn)入主菜單界面，接著是個死循環(huán)，不斷的等待用戶鍵入值，且去執(zhí)行相應(yīng)的功能同時顯示到界面上實現(xiàn)與 開 始 初始化硬件 SPI SPI_Init() 初始化串口 Uart_Init() 初始化 MirocSD卡 MirocSD_Init() 初始化 LCD12864 LCD12864_Init() 初始化 VS1003 VS1003_Init() 掛載文件系統(tǒng) pf_mount(amp。 Features： （ 1） Very small RAM consumption (44 bytes work area + certain stack). （ 2） Very small code size (2K4K bytes). （ 3） Supports FAT32. （ 4） Single volume and Single file. （ 5） File write function with some restrictions. 看最后一條，寫函數(shù)有一些限制。同時，官方介紹的限制： 只能掛載一個設(shè)備。 一般用法是： FATFS fatfs。打開的文件必須是已存在的。 ④ pf_write：寫一個文件。 ⑥ pf_opendir：打開一個目錄。 中間層 Petit FATFs 包含了 FAT 的讀寫協(xié)議，和最底層 Low Level Disk I/O 完全分離，所以一般不用修改。 sector,讀的第幾個扇區(qū)， sofs,從扇區(qū)平移多少位 。 移植流程 Petit FATFs 是一個可配置的文件系統(tǒng)，使用者可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的裁剪。配置的工作主要在 里面。為 1 時使能打開一個目錄和讀一個目錄項操作，為 0 時則不使能相應(yīng)操作，因為我們只測試文件的讀 /寫 操作，所以設(shè)置其值為 0。 ④ define _USE_WRITE。為 0 時僅支持 FAT16 文件系統(tǒng)，為 1 時支持 FAT32 文件系統(tǒng)。為 0 時選擇字節(jié)尋址方式，為 1 時選擇字尋址方式，一般都置 1。 //取出每一個位 sbit dat6=dat^6。 sbit dat2=dat^2。 //將 x 賦值給可位尋址的變量 dat VS_SI=dat7。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 VS_SCK=1。 VS_SCK=0。 VS_SI=dat3。 VS_SCK=1。 VS_SCK=0。 } 經(jīng)實測，效果明顯！ VS1003 初始化介紹 再對 VS1003 正常的操作前，必須先對其各個內(nèi)部相應(yīng)的寄存器進(jìn)行正確的設(shè)置也就是初始化，其初始化流程圖入下： 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 19 Y 圖 33 VS1003 初始化流程 其具體代碼入下： //VS1003 復(fù)位 void VS1003_Reset(void) { /*硬件復(fù)位 */ // SPI_SetSpeed(3)。 Delay_ms(10)。 // 向 0 號寄存器寫入 0x0804 SM_SDINEW 為 1 SM_RESET 為