【正文】 ......................................... 9 總結(jié) ..................................................................................................... 9 人機(jī)交互 ...................................................................................................... 10 人機(jī)輸入接口 ..................................................................................... 10 人機(jī)輸出接口 ..................................................................................... 10 4. 最終方案設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 12 5. 進(jìn)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(shè)計(jì) 1 工程技術(shù)支持中心 (ETSC) 1. 項(xiàng)目概述 項(xiàng)目背景 隨著信息化、 智能化 、網(wǎng)絡(luò)化 的發(fā)展， 以 嵌入式系統(tǒng) 為核心的 消費(fèi)電子 和 通訊 產(chǎn)品 已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 。但這些數(shù)字化信號(hào)的信息量極大 ， 巨大的數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)和傳輸帶來(lái)的壓力，是音頻信號(hào)數(shù)字化 之 后面臨的一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。 項(xiàng)目意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)并應(yīng)用，在完成作品的過(guò)程中，遇 到問(wèn)題積極主動(dòng)思考，并解決問(wèn)題，能夠曾強(qiáng)自身對(duì)知識(shí)的理解，這 也 將為以后找到好的工作 打下 基礎(chǔ)。 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設(shè)計(jì) 2 工程技術(shù)支持中心 (ETSC) 2. 技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo) 基于 Kiis 系列 K20 的 WAV音頻播放器的主要技術(shù)指標(biāo)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(chǔ)； ? 支持 WAV格式音頻播放； ? 簡(jiǎn)單的人機(jī)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(shè)計(jì)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(shí)和芯片 資料 相當(dāng)豐富。與此同時(shí)，人機(jī)交互 GUI 模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)部存儲(chǔ)文件和當(dāng)前文件的信息顯示，并對(duì) 人機(jī)輸入接口 功能做出提示。同時(shí)考慮到自身對(duì)微控制器的熟悉程度和作品的低功耗、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、高性價(jià)比等特點(diǎn)，所以對(duì) MCU 選型進(jìn)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(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)工作 。 K20P64M72SF1RM 的 CPU 頻率可以達(dá)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(jìn)行軟件移植和測(cè)試 。但是軟件移植的工作量相對(duì)較大， 由于進(jìn)度安排 不利于此次作品設(shè)計(jì) 。 其主頻 也 可達(dá) 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(jiǎn)單一些，但是速度慢一些。 Nand Flash 具有極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)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(chǔ)，因而在嵌入式產(chǎn)品中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如數(shù)碼相機(jī)、 MP3 隨身聽(tīng)記憶卡、體積小巧的 U 盤等。 基于 Kiis K20的 WAV音頻播放器的設(shè)計(jì) 6 工程技術(shù)支持中心 (ETSC) Nand Flash 中會(huì)存在隨機(jī)分布的壞 塊， Nand Flash 器件需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊通過(guò)可靠的方法標(biāo)記為不可用 ，然后進(jìn)行地址虛擬映射 ，否則將會(huì)導(dǎo)致高的故障率。 SD 卡具有大容量、高性能、安全等多種特點(diǎn)的多功能存儲(chǔ)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(shè)計(jì) 7 工程技術(shù)支持中心 (ETSC) 通過(guò)對(duì)以上兩種模式進(jìn)行對(duì)比可得知 SD卡工作在 SDIO模式下時(shí)，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(chǔ)媒介性能比較 存儲(chǔ)介質(zhì) 存儲(chǔ)密度 讀取速度 擦除和寫入速度 存儲(chǔ)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(guò)對(duì) 表 進(jìn)行 綜合 對(duì)比分析， 最終決定 采用 SD 卡作為存儲(chǔ)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(jiǎn)單的修改。 這種文件系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，那就是采用 FAT32格式分區(qū)的磁盤，由于文件分配表的擴(kuò)大，其運(yùn)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(kāi)銷大； ? NTFS 文件系統(tǒng)兼容性差。以下三種方案均能達(dá)到基本要求， 為選出最佳設(shè)計(jì)方案，下面分別進(jìn)行論證。 本方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單片 VS1003 就可以實(shí)現(xiàn)音頻解碼、濾波、功率放大，外圍電路少，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單， 音質(zhì)較好 。軟件解碼方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì) WAV文件的解碼，但由于 MCU的運(yùn)算速度 有限 ，難以實(shí)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(duì)音頻文件進(jìn)行軟件解碼 ，所以本方案也難以實(shí)現(xiàn) MP WMA等音頻格式的解碼。由于 AD1853 為電流輸出方式，應(yīng)用時(shí)需外加 I/V變換電路 和功率放大電路 ，為滿足音質(zhì)要求，平衡 LPF 濾波電路和平衡 /非平衡轉(zhuǎn)換電路也必不可少。 人機(jī)交互 人機(jī)界面是人機(jī)交互的重要途徑，好的人機(jī)界面設(shè)計(jì)能給用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)，提升播放器的實(shí)用性。 這幾種人機(jī)輸入接口的