【正文】 d main(void) { Uart_Init()。 (并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號) LCD12864_RW(5)P34。（4）在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)設計的缺陷，逐步優(yōu)化軟件設計，合理完成軟件的編寫。同時檢驗了我的理論知識，也完善了我的知識體系。屏幕顯示調(diào)試如圖14和圖15所示。就是在點擊下載時，程序自動把已打開在緩沖區(qū)的文件重新調(diào)入，這樣方便下載程序不用總要點打開文件來重新調(diào)入文件。且安裝完畢，一定要重啟才能生效。系統(tǒng)流程圖如圖12所示。然后子程序?qū)σ魳凡シ盼募M行循環(huán)判斷，得到按鍵的命令后再進行按鍵播放。一般一次讀一個扇區(qū)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)往VS1003，由于VS1003有32Byte的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一次可以發(fā)32個字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后檢測DREQ電平，當DREQ為高時送下一個32Byte的數(shù)據(jù)，直到發(fā)完為止。寫命令的過程如下：（1）等待DREQ為高（當DREQ為低時，說明VS1003芯片還沒有就緒）（2）將XCS（命令片選）拉低（3）寫入0x02(寫操作命令)（4）寫入寄存器地址（5）分別寫入數(shù)據(jù)的高字節(jié)與低字節(jié)（6）將XCS置高初始化的過程如下：（1）硬件復位：接XRESET拉低（2）延時，將XDCS、XCS、XRESET置高（3）向MODE中寫入0X0804(軟件復位)（4）等待DREQ為高（5）設置VS1003的時鐘：SCI_CLOCKF=0x9800，3倍頻（SC_MULT為4 ，SC_ADD為3，SC_FREQ為0）（6）設置VS1003的采樣率：SPI_AUDATA=0xBB81，采樣率48k，立體聲（7）設置重音：SPI_BASS=0x0055(SB_AMPLITUDE=5,SB_FREQLIMIT=5,低于50Hz時進行5dB的增強)（8）設置音量：SCI_VOL=0x2020(左右聲道相同)（9）這一步容易忽視，向VS1003發(fā)送4個字節(jié)的無效數(shù)據(jù)，用以啟動SPI發(fā)送對VS1003的初始化與測試都通過后，就可以給它發(fā)送MP3文件了。圖10 U盤數(shù)據(jù)讀取流程圖 VS1003模塊的MP3文件播放程序設計系統(tǒng)上電啟動后，由單片機控制將存儲于U盤中歌曲的MP3數(shù)據(jù)格式流信息通過CH375的USB接口芯片送入到VSl003芯片中，通過VSl003芯片解碼及其內(nèi)含高質(zhì)量的立體聲DAC和耳機驅(qū)動電路，實現(xiàn)MP3歌曲的播放，在按鍵的控制下，可實現(xiàn)對歌曲的選擇、音量增減等功能。當執(zhí)行一次以字節(jié)為單位的操作命令后將自動進入字節(jié)模式（只有關閉文件后再重新打開才能恢復扇區(qū)模式），支持以字節(jié)為單位的操作子程序CH375ByteRead 和CH375ByteWrite 及CH375ByteLocate[6]。字節(jié)模式下，以字節(jié)為基本單位對U 盤文件進行讀寫，讀寫速度較慢，但是不需要額外的文件數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（實際是與磁盤數(shù)據(jù)緩沖區(qū)合用），適用于RAM少、數(shù)據(jù)量小或者數(shù)據(jù)零碎、不經(jīng)常讀寫數(shù)據(jù)的單片機系統(tǒng)。單片機通過RD，WR，片選CS、中斷INT和地址線AO的綜合控制，完成與CH375的通訊，通過USB接口實現(xiàn)從U盤讀寫數(shù)據(jù)的功能。CH375內(nèi)置了USB通信協(xié)議，單片機可以直接調(diào)用API庫讀寫U盤中的文件數(shù)據(jù)。還包括設備驅(qū)動的描述，該固件庫可以使得用戶在沒有深入學習外圍模塊規(guī)格手冊的情況下，也能夠在用戶應用程序中涉及到的任何設備中直接使用。 本系統(tǒng)設計時，考慮移植操作系統(tǒng)。由于早期的單片機硬件資源少RAM資源有限，所以工程師在編程的時候?qū)AM的應用要十分小心，因此造成這類的設計開發(fā)工程師更加偏向于直接用匯編語言來控制硬件的工作。首先送入啟動字節(jié)，送入5個連續(xù)的“1”來啟動一個周期，此時傳輸周期被重置，并且串行傳輸數(shù)據(jù)被同步，緊接的兩個為指定傳輸方向（R/W讀還是寫）和（RS確定是命令寄存器還是數(shù)據(jù)寄存器），最后的第八位是一個“0”，送完啟動字節(jié)以后，可以送入指令或是顯示數(shù)據(jù)，指令或代碼是以字節(jié)為單位的，每個字節(jié)的內(nèi)容（指令或數(shù)據(jù)）在被送入時分為兩個字節(jié)來處理，高四位放在第一個字節(jié)的高四位,低四位放在第二個字節(jié)的高四位。C固定為0 第二字節(jié)(并行)8位數(shù)據(jù)的高4位——格式DDDD0000 第三字節(jié)(并行)8位數(shù)據(jù)的低4位——格式0000DDDD串口模式下只用兩根線（E和SCLK）來完成數(shù)據(jù)傳輸。第一字節(jié) 串口控制——格式 11111ABC A為數(shù)據(jù)傳送方向控制。將它視為一個開關，當進行數(shù)據(jù)寫入時先調(diào)節(jié)RS選擇信號種類，然后將R/W拉低設為寫狀態(tài)，把數(shù)據(jù)傳到管腳后將E由L→H→L把數(shù)據(jù)讀入寄存器。表1 LCD12864引腳功能說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)DB7——DB0被讀 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L數(shù)據(jù)線8DB1H/L數(shù)據(jù)線9DB2H/L數(shù)據(jù)線10DB3H/L數(shù)據(jù)線11DB4H/L數(shù)據(jù)線12DB5H/L數(shù)據(jù)線13DB6H/L數(shù)據(jù)線14DB7H/L數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負端b）LCD12864控制器接口信號說明：管腳RS、R/W為主要功能選擇端口，RS端口高低電平用于12864識別端口信號是指令數(shù)據(jù)（L）還是顯示數(shù)據(jù)（H），R/W端口高低電平用于控制12864讀（H）寫（L）狀態(tài)。CH375芯片掛接到MCU系統(tǒng)總線上，MCU通過CH375按照相應的USB協(xié)議與其它USB設備進行通信。VSl003的SPI接口具有2種工作模式：新模式和兼容模式。利用模塊化編程思想分別來實現(xiàn)各個模塊的功能，減少程序之間的耦合性，提高程序之間的內(nèi)聚性。下面具體介紹各個模塊的實現(xiàn)。uVision2是一款集編輯、編譯和項目管理于一身的基于窗口的軟件開發(fā)環(huán)境。圖6 VS1003電路接線圖3 系統(tǒng)軟件設計 軟件開發(fā)平臺Keil是德國Keil公司（現(xiàn)已并入ARM公司）開發(fā)的微控制器軟件開發(fā)平臺，是目前ARM內(nèi)核單片機開發(fā)的主流工具。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。按鍵一接通實現(xiàn)上一曲更換，按鍵二接通實現(xiàn)下一曲更換，按鍵三接通實現(xiàn)音量增大操作，按鍵四接通實現(xiàn)音量減小操作，接線如圖5所示。12864顯示屏是點陣型，可根據(jù)需求任意顯示字符、數(shù)字、漢字、圖形。可自動檢測USB設備的連接和斷開，提供設備連接和斷開的事件通知。接線圖如圖3所示。硬件系統(tǒng)總體方框圖如圖2所示。圖1 STC12C5A60S2引腳序列 系統(tǒng)硬件電路綜述 硬件系統(tǒng)總體設計方案本設計的音樂播放器，有四個按鍵控制按鈕：下一曲，上一曲，音量加，音量減。由于STC12C5A60S2本身不支持USB接口功能，所以MCU無法直接與電腦完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，存儲設備需要通過自身的接口與電腦相接。而U盤和SD卡都是不錯的選擇，并且U盤和SD卡均容易購買到，并且價格較為低廉，所以，存儲部分選用U盤讀取來實現(xiàn)。（3）液晶顯示采用普通單色LCD來實現(xiàn)，這里考慮到音樂播放顯示的功能，同時兼顧成本，故選用LCD12864來實現(xiàn)。（2）USB設備接口芯片選用南京沁恒公司的CH375，CH375是一個USB總線的通用接口芯片，支持HOST主機方式和SLAVE設備方式。（1）MP3 解碼本設計是利用STC12C5A60S2單片機控制來實現(xiàn)歌曲播放功能的，但對單片機本身來說不能進行音頻解碼（速度與資源都不符合要求），所以只能利用外部解碼芯片來實現(xiàn)歌曲播放功能。為了體現(xiàn)音樂播放過程中的效果，增加了LCD屏，可以實現(xiàn)歌曲名的顯示。本文將從軟硬件方面介紹如何用單片機控制USBHOST讀取U盤中的文件并將其解碼播放。于是將存儲器與播放器分離成為MP3的另一發(fā)展方向。 audio decoding目 錄1 引言 1 設計背景 1 設計意義 1 理論分析與方案論證 1 理論分析 1 設計方案論證 22 系統(tǒng)硬件原理及概述 3 STC12C5A60S2處理器介紹 3 系統(tǒng)硬件電路綜述 3 硬件系統(tǒng)總體設計方案 3 USB總線的通用接口芯片CH375電路 4 LCD12864顯示電路 5 按鍵控制電路 5 音頻解碼芯片VS1003電路 53 系統(tǒng)軟件設計 6 軟件開發(fā)平臺 6 系統(tǒng)的軟件設計 7 軟件總體分析 7 CH375軟件系統(tǒng)設計 10 CH375模塊的U盤數(shù)據(jù)讀取程序設計 11 VS1003模塊的MP3文件播放程序設計 13 系統(tǒng)流程圖 144 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果及分析 15結(jié)束語 18參考文獻 19附錄 20致謝 33 1 引言 設計背景隨著電子技術的發(fā)展,MP3播放器向大容量、高音質(zhì)、小巧便攜不斷發(fā)展。聲音的播放可以通過揚聲器或耳機進行，基本實現(xiàn)了音樂播放器的功能。論文主要介紹了對U盤所存儲的MPWMA或MIDI格式的文件識別、提取以及音頻解碼程序?qū)崿F(xiàn)的方法，通過與硬件調(diào)試表明所設計的音樂播放器可以通過按鍵選擇歌曲以及控制音量，同時還可以通過顯示屏來顯示所播放的歌曲名。 u disk file reading。另一方面,一體化又限制了MP3播放器在其他領域的應用,比如車載MP3等不方便移動的播放器。通過自定義鍵盤設定，當有鍵按下時，能控制歌曲的播放或音量，并通過LCD來顯示播放音樂的歌曲名,同時USBHOST的開發(fā)也為實時數(shù)據(jù)采集的移動存儲提供了價格低廉的解決方案。基于這個思想本文設計了一款特殊的“音樂播放器”，該播放器可實現(xiàn)MP3文件的完整播放，可以選擇音量調(diào)節(jié)，曲目的切換等功能。 理論分析與方案論證 理論分析針對本MP3音樂播放系統(tǒng),要選擇合適的控制芯片及外部芯片來實現(xiàn),下面介紹一下芯片的選用。因此，選用此芯片作為解碼芯片。CH375的USB主機方式支持各種常用的USB全速設備，外部單片機/DSP/MCU可以通過CH375按照相應的USB協(xié)議與USB設備通信。如果選用Flash，則整個系統(tǒng)要求較多的I/O端口來讀取，更重要的一點是，這樣做的后果就是整個系統(tǒng)的容量就被固定了，擴容存在困難。存儲器里的媒體文件首先被讀取到MCU的RAM中，然后又被送到解碼芯片中，解碼后的音頻數(shù)據(jù)被還原成模擬音頻，再由揚聲器傳出。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，有8路高速10位的A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)，STC12C5A60S2引腳序列如圖1所示。必要時可調(diào)節(jié)音量的大小。在USB 主機方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機/DSP/MCU/MPU等相連接。主機端點輸入和輸出緩沖區(qū)各64字節(jié)。 LCD12864顯示電路顯示電路主要是LCD12864電路，它與1602顯示屏接線一樣，唯一的區(qū)別在于1602顯示屏是字符型，只能顯示數(shù)字與字符,不可以顯示漢字。當按鍵按下時接口接低電平，從而實現(xiàn)對音樂曲目的選擇控制。4個常規(guī)用途的I/O端口，一個UART，一個高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個耳機放大器和地線緩沖器。VS1003電路接線如圖6所示。本設計使用的是uVision2版本。圖7 Keil uVision2開發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)的軟件設計本系統(tǒng)采用模塊化的編程思想，把整個軟件系統(tǒng)化為多個功能模塊，主程序通過調(diào)用各個子程序來完成各個功能的實現(xiàn)。主要完成數(shù)字信號的采集、信號濾波等功能。只要正確寫SPI相關寄存器就能輕松實現(xiàn)控制。（2）USB總線的通用接口芯片CH375。（3）LCD12864液晶顯示a）LCD12864引腳功能說明如表1所示。當E信號H→L時12864讀取DB端口的數(shù)據(jù)。（4）LCD12864串行連接數(shù)據(jù)傳輸串口模式工作過程：a）串行數(shù)據(jù)傳送共分三個字節(jié)完成。其中，H表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)，L表示數(shù)據(jù)是控制指令。b）一個完整的串行傳輸周期有以下部分組成。圖8 LCD12864串行方式數(shù)據(jù)傳輸 CH375軟件系統(tǒng)設計軟件是搭載在硬件上運行的，硬件的資源多少在一定程度上決定了軟件的設計方法和復雜程度。但是這些問題可以通過移植操作系統(tǒng)來解決，操作系統(tǒng)的優(yōu)勢就是屏蔽了具體的硬件細節(jié)，可以讓開發(fā)人員把更多的精力放在應用程序上。由于CH375固件庫是一個固件包，它不僅包括了程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和覆蓋所有外設特性的宏單元。 CH375模塊的U盤數(shù)據(jù)讀取程序設計U盤數(shù)據(jù)的讀取是MP3播放的重要環(huán)節(jié)，對后面的MP3解碼進一步處理至關重要。圖9 U盤數(shù)據(jù)讀取原理圖將8位并行數(shù)據(jù)線D0～D7與單片機的P0口相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令的并行傳輸，RD，WR，CS，INT和A0五根控制線分別連接至單片機的的對應引腳，CH375的TXD引腳通過1K的下拉電阻接地，使CH375工作于USB主機并行接口方式。本設計采用的是字節(jié)模式。DISK_OPEN_FILE則代表扇區(qū)模式，DISK_OPEN_FILE_B則代表字節(jié)模式。在流程中涉及到的參數(shù)如下：，包括完整的路徑名；；[6,7]；。關于通信接口部分，它是一種同步串行接口方式（SPI從機模式），它要求SCLK信號必須由外部電路產(chǎn)生，數(shù)據(jù)（SDATA）在SCLK的上升沿或下降沿時被寫入。具體的寫數(shù)據(jù)的方法如下：（1）將XD