【正文】 ......................................... 9 總結 ..................................................................................................... 9 人機交互 ...................................................................................................... 10 人機輸入接口 ..................................................................................... 10 人機輸出接口 ..................................................................................... 10 4. 最終方案設計 ......................................................................................................... 12 5. 進度安排 ................................................................................................................. 13 6. 參考資料 ................................................................................................................. 14 7. 文檔撰寫分工 ......................................................................................................... 15 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設計 1 工程技術支持中心 (ETSC) 1. 項目概述 項目背景 隨著信息化、 智能化 、網(wǎng)絡化 的發(fā)展， 以 嵌入式系統(tǒng) 為核心的 消費電子 和 通訊 產(chǎn)品 已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢 。但這些數(shù)字化信號的信息量極大 ， 巨大的數(shù)據(jù)量存儲和傳輸帶來的壓力，是音頻信號數(shù)字化 之 后面臨的一個不容忽視的問題。 項目意義 畢業(yè)設計是對大學四年所學知識的總結并應用，在完成作品的過程中，遇 到問題積極主動思考，并解決問題，能夠曾強自身對知識的理解，這 也 將為以后找到好的工作 打下 基礎。 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設計 2 工程技術支持中心 (ETSC) 2. 技術指標 主要技術指標 基于 Kiis 系列 K20 的 WAV音頻播放器的主要技術指標如下： ? 采用 K20 作為主控制器； ? 支持 USB 下載音頻文件； ? 支持 SD 卡的文件存儲； ? 支持 WAV格式音頻播放； ? 簡單的人機交互界面； ? 支持 MP3 格式音頻播放。 操作可行性分析 WAV音頻播放器與市面出售的 MP MP4 等產(chǎn)品，功能和使用上基本一樣，差別僅在于外形設計等方面。但是，目前嵌入式系統(tǒng)發(fā)展迅速，音頻播放器所涉及的知識和芯片 資料 相當豐富。與此同時，人機交互 GUI 模塊實現(xiàn)內(nèi)部存儲文件和當前文件的信息顯示，并對 人機輸入接口 功能做出提示。同時考慮到自身對微控制器的熟悉程度和作品的低功耗、經(jīng)濟實用、高性價比等特點，所以對 MCU 選型進行了分析了解。 用基于 ARMCortexM0 內(nèi)核的 LPC1113 微控制器制作 WAV音頻播放器，需要增加，USB 控制芯片、 LCD 驅動器、音頻解碼芯片等， LPC1113 微控制器內(nèi)部集成度較小，要做更多的外圍設計工作 。 K20P64M72SF1RM 的 CPU 頻率可以達到 72MHz， 內(nèi)部集成各種通信接口模塊，包括串行外圍接口模塊 SPI、通用串行總線模塊 USB 等 具體外部資源如 表 。 可以更多的集中精力進行軟件移植和測試 。但是軟件移植的工作量相對較大， 由于進度安排 不利于此次作品設計 。 其主頻 也 可達 72MHz，能夠滿足音頻解碼和文件處理的要求。 雖然 Nor Flash 寫入和擦除的 速度 比較 慢，但是其讀取數(shù)據(jù)速度很快 。 SPI Nor Flash 比 Parallel Nor Flash 便宜，接口簡單一些，但是速度慢一些。 Nand Flash 具有極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快，適 用于大量數(shù)據(jù)的存儲，因而在嵌入式產(chǎn)品中得到了越來越廣泛的應用，如數(shù)碼相機、 MP3 隨身聽記憶卡、體積小巧的 U 盤等。 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設計 6 工程技術支持中心 (ETSC) Nand Flash 中會存在隨機分布的壞 塊， Nand Flash 器件需要對介質進行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊通過可靠的方法標記為不可用 ，然后進行地址虛擬映射 ，否則將會導致高的故障率。 SD 卡具有大容量、高性能、安全等多種特點的多功能存儲卡。 SD 卡的 SD 總線 接口模型如 圖 。 圖 SD 卡 SPI總線模式示意圖 圖 SD 卡 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設計 7 工程技術支持中心 (ETSC) 通過對以上兩種模式進行對比可得知 SD卡工作在 SDIO模式下時，速度要比工作在 SPI模式下快。 U 盤是閃存的一種，因此也叫閃盤。 表 存儲媒介性能比較 存儲介質 存儲密度 讀取速度 擦除和寫入速度 存儲管理 Nor Flash 低 很快 慢 易 Nand Flash 高 快 快 困難 SD 卡 高 快 快 易 U 盤 高 快 快 需要 USB 接口 通過對 表 進行 綜合 對比分析， 最終決定 采用 SD 卡作為存儲媒介。 FATFS 可以被嵌入到低成本的微控制器中，如 AVR、 805 PIC、 ARM、 Z80 等等，只需要做簡單的修改。 這種文件系統(tǒng)也有缺點，那就是采用 FAT32格式分區(qū)的磁盤，由于文件分配表的擴大，其運行速度比采用 FAT16 格式分區(qū)的磁盤速度慢。 NTFS 的特征如下： ? NTFS 文件系統(tǒng)磁盤利用率高； ? NTFS 文件系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性好； ? NTFS 文件系統(tǒng)硬件開銷大； ? NTFS 文件系統(tǒng)兼容性差。以下三種方案均能達到基本要求， 為選出最佳設計方案，下面分別進行論證。 本方案結構簡單，單片 VS1003 就可以實現(xiàn)音頻解碼、濾波、功率放大，外圍電路少，程序設計簡單， 音質較好 。軟件解碼方式可以實現(xiàn)對 WAV文件的解碼，但由于 MCU的運算速度 有限 ，難以實現(xiàn) MP WMA等音頻格式的解碼。 圖 UDA1334音頻解碼方案 AD1853方案 本方案同樣利用 MCU 對音頻文件進行軟件解碼 ，所以本方案也難以實現(xiàn) MP WMA等音頻格式的解碼。由于 AD1853 為電流輸出方式，應用時需外加 I/V變換電路 和功率放大電路 ，為滿足音質要求，平衡 LPF 濾波電路和平衡 /非平衡轉換電路也必不可少。 人機交互 人機界面是人機交互的重要途徑，好的人機界面設計能給用戶帶來更好的體驗，提升播放器的實用性。 這幾種人機輸入接口的