【正文】 d main(void) { Uart_Init()。 (并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)) LCD12864_RW(5)P34。（4）在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的缺陷，逐步優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)，合理完成軟件的編寫(xiě)。同時(shí)檢驗(yàn)了我的理論知識(shí)，也完善了我的知識(shí)體系。屏幕顯示調(diào)試如圖14和圖15所示。就是在點(diǎn)擊下載時(shí)，程序自動(dòng)把已打開(kāi)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(diǎn)打開(kāi)文件來(lái)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?lè)播放文件進(jìn)行循環(huán)判斷，得到按鍵的命令后再進(jìn)行按鍵播放。一般一次讀一個(gè)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(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后檢測(cè)DREQ電平，當(dāng)DREQ為高時(shí)送下一個(gè)32Byte的數(shù)據(jù)，直到發(fā)完為止。寫(xiě)命令的過(guò)程如下：（1）等待DREQ為高（當(dāng)DREQ為低時(shí)，說(shuō)明VS1003芯片還沒(méi)有就緒）（2）將XCS（命令片選）拉低（3）寫(xiě)入0x02(寫(xiě)操作命令)（4）寫(xiě)入寄存器地址（5）分別寫(xiě)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(guò)程如下：（1）硬件復(fù)位：接X(jué)RESET拉低（2）延時(shí)，將XDCS、XCS、XRESET置高（3）向MODE中寫(xiě)入0X0804(軟件復(fù)位)（4）等待DREQ為高（5）設(shè)置VS1003的時(shí)鐘：SCI_CLOCKF=0x9800，3倍頻（SC_MULT為4 ，SC_ADD為3，SC_FREQ為0）（6）設(shè)置VS1003的采樣率：SPI_AUDATA=0xBB81，采樣率48k，立體聲（7）設(shè)置重音：SPI_BASS=0x0055(SB_AMPLITUDE=5,SB_FREQLIMIT=5,低于50Hz時(shí)進(jìn)行5dB的增強(qiáng))（8）設(shè)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(gè)字節(jié)的無(wú)效數(shù)據(jù)，用以啟動(dòng)SPI發(fā)送對(duì)VS1003的初始化與測(cè)試都通過(guò)后，就可以給它發(fā)送MP3文件了。圖10 U盤(pán)數(shù)據(jù)讀取流程圖 VS1003模塊的MP3文件播放程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，由單片機(jī)控制將存儲(chǔ)于U盤(pán)中歌曲的MP3數(shù)據(jù)格式流信息通過(guò)CH375的USB接口芯片送入到VSl003芯片中，通過(guò)VSl003芯片解碼及其內(nèi)含高質(zhì)量的立體聲DAC和耳機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)MP3歌曲的播放，在按鍵的控制下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)歌曲的選擇、音量增減等功能。當(dāng)執(zhí)行一次以字節(jié)為單位的操作命令后將自動(dòng)進(jìn)入字節(jié)模式（只有關(guān)閉文件后再重新打開(kāi)才能恢復(fù)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(duì)U 盤(pán)文件進(jìn)行讀寫(xiě)，讀寫(xiě)速度較慢，但是不需要額外的文件數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（實(shí)際是與磁盤(pán)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(xiě)數(shù)據(jù)的單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)通過(guò)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(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)從U盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的功能。CH375內(nèi)置了USB通信協(xié)議，單片機(jī)可以直接調(diào)用API庫(kù)讀寫(xiě)U盤(pán)中的文件數(shù)據(jù)。還包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)的描述，該固件庫(kù)可以使得用戶在沒(méi)有深入學(xué)習(xí)外圍模塊規(guī)格手冊(cè)的情況下，也能夠在用戶應(yīng)用程序中涉及到的任何設(shè)備中直接使用。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮移植操作系統(tǒng)。由于早期的單片機(jī)硬件資源少RAM資源有限，所以工程師在編程的時(shí)候?qū)AM的應(yīng)用要十分小心，因此造成這類(lèi)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程師更加偏向于直接用匯編語(yǔ)言來(lái)控制硬件的工作。首先送入啟動(dòng)字節(jié)，送入5個(gè)連續(xù)的“1”來(lái)啟動(dòng)一個(gè)周期，此時(shí)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(gè)為指定傳輸方向（R/W讀還是寫(xiě)）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(gè)“0”，送完啟動(dòng)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(gè)字節(jié)的內(nèi)容（指令或數(shù)據(jù)）在被送入時(shí)分為兩個(gè)字節(jié)來(lái)處理，高四位放在第一個(gè)字節(jié)的高四位,低四位放在第二個(gè)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(lái)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(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)先調(diào)節(jié)RS選擇信號(hào)種類(lèi)，然后將R/W拉低設(shè)為寫(xiě)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(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱(chēng)電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0對(duì)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(xiě)到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號(hào)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(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負(fù)端b）LCD12864控制器接口信號(hào)說(shuō)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(shí)別端口信號(hào)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(xiě)（L）狀態(tài)。CH375芯片掛接到MCU系統(tǒng)總線上，MCU通過(guò)CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與其它USB設(shè)備進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)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(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)。uVision2是一款集編輯、編譯和項(xiàng)目管理于一身的基于窗口的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。圖6 VS1003電路接線圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)Keil是德國(guó)Keil公司（現(xiàn)已并入ARM公司）開(kāi)發(fā)的微控制器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是目前ARM內(nèi)核單片機(jī)開(kāi)發(fā)的主流工具。VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。按鍵一接通實(shí)現(xiàn)上一曲更換，按鍵二接通實(shí)現(xiàn)下一曲更換，按鍵三接通實(shí)現(xiàn)音量增大操作，按鍵四接通實(shí)現(xiàn)音量減小操作，接線如圖5所示。12864顯示屏是點(diǎn)陣型，可根據(jù)需求任意顯示字符、數(shù)字、漢字、圖形?？勺詣?dòng)檢測(cè)USB設(shè)備的連接和斷開(kāi)，提供設(shè)備連接和斷開(kāi)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(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的音樂(lè)播放器，有四個(gè)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(wú)法直接與電腦完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，存?chǔ)設(shè)備需要通過(guò)自身的接口與電腦相接。而U盤(pán)和SD卡都是不錯(cuò)的選擇，并且U盤(pán)和SD卡均容易購(gòu)買(mǎi)到，并且價(jià)格較為低廉，所以，存儲(chǔ)部分選用U盤(pán)讀取來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）液晶顯示采用普通單色LCD來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里考慮到音樂(lè)播放顯示的功能，同時(shí)兼顧成本，故選用LCD12864來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）USB設(shè)備接口芯片選用南京沁恒公司的CH375，CH375是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持HOST主機(jī)方式和SLAVE設(shè)備方式。（1）MP3 解碼本設(shè)計(jì)是利用STC12C5A60S2單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)歌曲播放功能的，但對(duì)單片機(jī)本身來(lái)說(shuō)不能進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)歌曲播放功能。為了體現(xiàn)音樂(lè)播放過(guò)程中的效果，增加了LCD屏，可以實(shí)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(jī)控制USBHOST讀取U盤(pán)中的文件并將其解碼播放。于是將存儲(chǔ)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(shè)計(jì)背景 1 設(shè)計(jì)意義 1 理論分析與方案論證 1 理論分析 1 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 6 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) 6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 7 軟件總體分析 7 CH375軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 CH375模塊的U盤(pán)數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) 11 VS1003模塊的MP3文件播放程序設(shè)計(jì) 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(yǔ) 18參考文獻(xiàn) 19附錄 20致謝 33 1 引言 設(shè)計(jì)背景隨著電子技術(shù)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(guò)揚(yáng)聲器或耳機(jī)進(jìn)行，基本實(shí)現(xiàn)了音樂(lè)播放器的功能。論文主要介紹了對(duì)U盤(pán)所存儲(chǔ)的MPWMA或MIDI格式的文件識(shí)別、提取以及音頻解碼程序?qū)崿F(xiàn)的方法，通過(guò)與硬件調(diào)試表明所設(shè)計(jì)的音樂(lè)播放器可以通過(guò)按鍵選擇歌曲以及控制音量，同時(shí)還可以通過(guò)顯示屏來(lái)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(lǐng)域的應(yīng)用,比如車(chē)載MP3等不方便移動(dòng)的播放器。通過(guò)自定義鍵盤(pán)設(shè)定，當(dāng)有鍵按下時(shí)，能控制歌曲的播放或音量，并通過(guò)LCD來(lái)顯示播放音樂(lè)的歌曲名,同時(shí)USBHOST的開(kāi)發(fā)也為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的移動(dòng)存儲(chǔ)提供了價(jià)格低廉的解決方案?；谶@個(gè)思想本文設(shè)計(jì)了一款特殊的“音樂(lè)播放器”，該播放器可實(shí)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(duì)本MP3音樂(lè)播放系統(tǒng),要選擇合適的控制芯片及外部芯片來(lái)實(shí)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(jī)方式支持各種常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)/DSP/MCU可以通過(guò)CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB設(shè)備通信。如果選用Flash，則整個(gè)系統(tǒng)要求較多的I/O端口來(lái)讀取，更重要的一點(diǎn)是，這樣做的后果就是整個(gè)系統(tǒng)的容量就被固定了，擴(kuò)容存在困難。存儲(chǔ)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(yáng)聲器傳出。內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)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(shí)可調(diào)節(jié)音量的大小。在USB 主機(jī)方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等相連接。主機(jī)端點(diǎn)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(dāng)按鍵按下時(shí)接口接低電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)曲目的選擇控制。4個(gè)常規(guī)用途的I/O端口，一個(gè)UART，一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個(gè)耳機(jī)放大器和地線緩沖器。VS1003電路接線如圖6所示。本設(shè)計(jì)使用的是uVision2版本。圖7 Keil uVision2開(kāi)發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用模塊化的編程思想，把整個(gè)軟件系統(tǒng)化為多個(gè)功能模塊，主程序通過(guò)調(diào)用各個(gè)子程序來(lái)完成各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。主要完成數(shù)字信號(hào)的采集、信號(hào)濾波等功能。只要正確寫(xiě)SPI相關(guān)寄存器就能輕松實(shí)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(shuō)明如表1所示。當(dāng)E信號(hào)H→L時(shí)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(guò)程：a）串行數(shù)據(jù)傳送共分三個(gè)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(gè)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(shè)計(jì)軟件是搭載在硬件上運(yùn)行的，硬件的資源多少在一定程度上決定了軟件的設(shè)計(jì)方法和復(fù)雜程度。但是這些問(wèn)題可以通過(guò)移植操作系統(tǒng)來(lái)解決，操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就是屏蔽了具體的硬件細(xì)節(jié)，可以讓開(kāi)發(fā)人員把更多的精力放在應(yīng)用程序上。由于CH375固件庫(kù)是一個(gè)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(shè)特性的宏單元。 CH375模塊的U盤(pán)數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)U盤(pán)數(shù)據(jù)的讀取是MP3播放的重要環(huán)節(jié)，對(duì)后面的MP3解碼進(jìn)一步處理至關(guān)重要。圖9 U盤(pán)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(jī)的P0口相連實(shí)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(jī)的的對(duì)應(yīng)引腳，CH375的TXD引腳通過(guò)1K的下拉電阻接地，使CH375工作于USB主機(jī)并行接口方式。本設(shè)計(jì)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(guān)于通信接口部分，它是一種同步串行接口方式（SPI從機(jī)模式），它要求SCLK信號(hào)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(shí)被寫(xiě)入。具體的寫(xiě)數(shù)據(jù)的方法如下：（1）將XD