【正文】 } // include uint16 keylen。 謝謝大家 ! 附錄 〖附錄 1〗 電路原理圖 成品圖片 23 〖附錄 2〗 部分程序代碼 // includeheader/ unsigned int t。許老師平易隨和、治學(xué)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，和他在一起的時(shí)光總是充滿歡笑。 首先感謝我的導(dǎo)師許麗佳老師以及吳維雄老師和陳松柏老師。由于它本身的小巧，還可以嵌入車載系統(tǒng)、家庭娛樂系統(tǒng)等設(shè)備中，如果能在這些方面加以應(yīng)用， 這種基于 SD 卡的 MP3 播放器還有很大潛力可供挖掘。但是，微型存儲(chǔ)卡技術(shù)卻在飛速發(fā)展，而且，將存儲(chǔ)卡與 MP3相結(jié)合的技術(shù)卻并不樂觀，因?yàn)樵谶@方面字庫(kù)處理的方法還需要得到提升，當(dāng)SD/MMC 卡更換后，怎樣才能讓漢字字庫(kù)保持不變很難辦到，即使這樣處理了，卻不得不在 MP3 內(nèi)部再加一塊存儲(chǔ)器存儲(chǔ)字庫(kù)，這樣，產(chǎn)品在成本上增加了，這也是基于 SD 卡的 MP3 不能快速發(fā)展的原因。 最后，在進(jìn)行以上測(cè)試過程之中，顯示器能夠正常工作，顯示的信息也正常。 然后，進(jìn)行按鍵測(cè)試。最后需要進(jìn)行最終的效果測(cè)試。 采用驅(qū)動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)方式，有利于以后對(duì)其進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。此設(shè)計(jì)中采用結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用全局變量存放常用信息，使單片機(jī)不必多次對(duì)外設(shè)進(jìn)行讀寫， 20 處理速度較快且可靠性高。 此次設(shè)計(jì)中除 VS1003B 模塊精度和焊接難度較大外，其余各個(gè)部件均完成且效果俱佳，其最終成品圖見 附錄一。 制作結(jié)果 在使用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制板、打孔、焊接以后，就完成了電路板的制作。 將三氯化鐵溶液 ——將三氯化鐵和水按 2:3 的比例混合均勻，倒入塑料盒，轉(zhuǎn)印成功后的覆銅板。將電熨斗調(diào)到棉衣檔壓在熱轉(zhuǎn)印紙上，并不?；瑒?dòng)使其受熱均勻，在棱角部分停留時(shí)間還應(yīng)稍長(zhǎng)以提高這些地方的碳粉轉(zhuǎn)移效率。將覆銅板放在電熨斗下，利用其產(chǎn)生的熱量使覆銅板達(dá)到一定溫度。 19 熱轉(zhuǎn)印方法 在做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作之后便可以進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印。然后將三氯化鐵和水配兌，濃度要竟可能低，用來進(jìn)行預(yù)處理銅皮，如果濃度太高可能導(dǎo)致銅皮被腐蝕掉。在 PCB 板打印時(shí)應(yīng)將電路中各個(gè)過孔顯 示出來，然后可利用三氯化鐵將中間銅箔腐蝕掉便與打孔。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，制作文檔時(shí)必須按照 105%的比例鏡像打印，否則打印出的 PCB 板會(huì)偏小以至于無(wú)法焊接或焊接短路。手工制作雙面板時(shí)不易對(duì)準(zhǔn)兩面的過孔，為了能夠做出更高質(zhì)量的電路板，布線時(shí)設(shè)置為單面板，布線精度為 或以上。主要有三氯化鐵、熱轉(zhuǎn)印紙、鉆孔設(shè)備、熱轉(zhuǎn)印機(jī)或電熨斗、單面覆銅板及容器。 4 熱轉(zhuǎn)印制作電路板 經(jīng)過對(duì)各種電路板制作方法的學(xué)習(xí)研究，以及在現(xiàn)有條件的約束下，決定使用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制板。 mp3_play()。一旦開始播放，就不需停下，除非暫停鍵被按下。 首先，程序需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。對(duì) VS1003B 芯片大量寫入音樂數(shù)據(jù)時(shí)，可以一次性寫入 32 字節(jié)，這樣就可以大大提高數(shù)據(jù)輸入的效率，讓音樂播放更為流暢。軟件復(fù)位不會(huì)改變內(nèi)部寄存器的值，進(jìn)行歌曲切換時(shí)可以進(jìn)行軟件復(fù)位，這樣進(jìn)行歌曲切換時(shí)直接進(jìn)行軟件復(fù)位就可以了。 圖 18 VS1003B 寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖 根據(jù)時(shí)序可知：操作 VS1003B 需要一條 8 為指令，再跟上 8 位地址和寫入該地址的 16 位數(shù)據(jù)。其指令為 8 位， 0X2 為寫； 0X3 為讀。 F 區(qū)決定音樂采樣率，而采樣率值則通過表 5 可以查出。V2–MPEG2/。 圖 17 MP3 幀頭結(jié)構(gòu) A 表示幀同步，所有位置位； B 表示 MPEG 音頻版本； C 表示音樂層描述； D為保護(hù)位； E 為位速率索引； F 表 示采樣頻率索引； G 為填充位； I 為聲道模式；其余信息與本次設(shè)計(jì)關(guān)系不大，暫未使用，這里不做介紹。 MP3 文 件 大 體 分 為三 部 分 ： TAG_V2(ID3V2) ，F(xiàn)rame,TAG_V1(ID3V1)。 目錄區(qū)大小不是固定的，其大小會(huì)根據(jù)文件的多少而自動(dòng)調(diào)整，讀取到的目錄數(shù)據(jù)為 00H 時(shí)，就說明文件已經(jīng)結(jié)束，可以不再往后面讀取文件。 WORD bpbHeads。 WORD bpbSectors。 BYTE bpbSecPerClust。 知道以上信息便可計(jì)算出磁盤數(shù)據(jù)的位置等信息。在引導(dǎo)區(qū)最重要的部分為前 512 字節(jié)。磁盤的第一個(gè)區(qū)域是系統(tǒng)區(qū)，從 0 面， 0 磁道， 1 扇區(qū)開始。磁盤開始區(qū)域存放的是磁盤系統(tǒng)的相關(guān)信息，當(dāng)讀取到這些信息時(shí)，還需要進(jìn)行一些相應(yīng)的計(jì)算，找出 MP3 或其它音樂格式文件的數(shù)據(jù)入口地址、結(jié)束地址等，單片機(jī)才能夠獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析送給解碼芯片解碼。未知存儲(chǔ)卡類型時(shí)，可寫入 55H 返回 01H 且寫入 41H 返回 00H，則使用的是 SD 卡；否則寫入 01H 返回 00H，則為 MMC 卡。開始激活時(shí)序前，至少要發(fā)送 108 個(gè)初始時(shí)鐘以進(jìn)行后面的步驟。 SPI 總線初始化完成后，需對(duì) SD 卡進(jìn)行激活并初始化。 PORTB |= (1 PB4)。其具體代碼為 ： Void spi_init(void){ DDRB |= (1 PB4) | ( 1 PB7) | (1 PB5)。 顯示部分：設(shè)計(jì)采用的是 LCD1602 液晶顯示器，其工作指令 如表 3[13]。 11 鍵盤、顯示程序設(shè)計(jì) 鍵盤部分：設(shè)計(jì)中使用 2 行 3 列的矩陣鍵盤，先將行引腳設(shè)為輸出低電平，列引腳設(shè)為輸入。在電平轉(zhuǎn)換時(shí)使用了較多的電阻實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)模型最終大小有一定影響。具體電路如圖 11。 圖 10 VS1003B 引腳圖 (3) 接口設(shè)計(jì)。其引腳如圖 10[12]，其模擬、數(shù)字及 I/O 口電源是分開的，含有 SPI 接口，支持 電源供電，接口電源采用 ，可以進(jìn)行串行通信，硬件復(fù)位等。 (1) 選擇一款解碼芯片。 SD 卡數(shù)據(jù)傳輸分為 SPI 模式和 SD 模式，設(shè)計(jì)中采用 SPI 模式。其數(shù)據(jù)傳遞過程見圖 8。 圖 7 顯示部分電路 8 最后，介紹一下 SPI 接口及其電路設(shè)計(jì)。 剛上電時(shí)，電容 C5 促使 REST 引腳保持一段時(shí)間的低電平，使電路復(fù)位。石英晶體頻率較穩(wěn)定，抗干擾能力較強(qiáng)。當(dāng) JTAG 編程使能時(shí)， JTAG TAP 控制器沒有數(shù)據(jù)輸出，即 JTAG 在編程使能后這些引腳不能用來作為 I/O 口。 圖 3 ATmega32 單片機(jī)引腳圖 當(dāng) PA 口作為 8 為雙向 I/O 端口時(shí)，其內(nèi)部具有上拉電阻，輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收 20mA 大電流。 由表 1 可知：當(dāng) ATmega32 工作于 16MHz 時(shí)，其最大傳輸速率可以達(dá)到16MHz/2=8MHz。另外， SD 卡含有集成的 SPI 接口，其工作速度比使用位操作模擬接口時(shí)序的方法操作更簡(jiǎn)單，效率也更加高。且其內(nèi)部含有 RC 振蕩電路，無(wú)須提供外部時(shí)鐘仍然能夠正常工作。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼的效率，并且具有比普通的復(fù)雜指令集微處理器高 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率 [9]。 AVR單片機(jī)簡(jiǎn)介 普通 MP3 文件大小都在 38MB 之間，每個(gè)文件的播放時(shí)間約為 5 分鐘，按這樣計(jì)算，單片機(jī)的處理能力必須在 200kb/s 以上，加之 SD 卡的讀取時(shí)間、解碼時(shí)間和單片機(jī)自身需要的控制指令時(shí)間，故單片機(jī)的處理能力必須在 600kb/s 以上，即每微秒執(zhí)行 條指令。 第四章是對(duì)利用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制作電路板的方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說明、介紹。 論文的結(jié)構(gòu)安排 5 本論文的組織 與內(nèi)容安排為： 第一章介紹基于 SD 卡的 MP3 播放器設(shè)計(jì)的基本框架，以及課題的背景及意義，并論述了研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)，最后說明了本論文的組織結(jié)構(gòu)。 (4) 能夠顯示出英文或數(shù)字音頻文件的名字。而對(duì)其進(jìn)行讀寫操作也與其它存儲(chǔ)器不同，每次讀寫均需寫入相應(yīng)的命令控制字，否則，對(duì) SD 卡 的操作均為無(wú)效操作。這不但可以降低成本，也會(huì)大大提高系統(tǒng)的可行性并降低系統(tǒng)成本。而且，在將數(shù)據(jù)送到MP3 解碼芯片前，對(duì)數(shù)據(jù)做必要的處理也可以提高 MP3 解碼芯片處理效率 ，增加設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。 在進(jìn)行 MP3 播放時(shí)， MP3 解碼器并不能夠完成數(shù)據(jù)的分析任務(wù)，它只能根據(jù)控制部分給出的控制方式及速率接受并運(yùn)算數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)。 由于此次論文要求對(duì) SD 卡數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，而現(xiàn)在大多數(shù) SD 卡的數(shù)據(jù)格式幾乎都是 FAT16 或 FAT32 格式。由于 MP3編碼算法的 CPU的性能要求非常，因此目前大部分的 MP3 4 實(shí)時(shí)編碼都是采用專用的 DSP芯片來實(shí)現(xiàn)，這些芯片大部分價(jià)格較高 [8]。 此次設(shè)計(jì)的突出優(yōu)勢(shì)是： (1) 突破了存儲(chǔ)容量限制。在 MP3的研究上，由于市場(chǎng)趨近飽和，多數(shù)公司 都將精力集中在外觀造型上，對(duì)其功能及性價(jià)比的探索趨勢(shì)相對(duì)較弱。在這一年中，無(wú)論是從本身的品質(zhì)，還是市場(chǎng)銷售的情況來看， MP3已經(jīng)完全占有了市場(chǎng)，成為隨身聽行業(yè)的霸主 [6]。這些程序使得普通用戶很容易地播放、制作、共享和收集 MP3文件 [4]。 課題研究的背景及意義 課題研究的背景 便攜式音樂播放器的歷史從 1979 年 Sony 的 Walkman TPS12隨身聽的問世開始。這也是本次設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)所在。但其容量無(wú)法擴(kuò)展，為用戶以后的使用造成了極大不便。集成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器優(yōu)點(diǎn) 是成本低廉，但是，這樣卻無(wú)法方便的進(jìn)行容 量的擴(kuò)展。顯示輸出主要是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)狀態(tài)顯示以便對(duì)其操作。鍵盤部分主要用來控制對(duì) MP3 的操作。主要完成對(duì)系統(tǒng)中各種芯片的輸入、輸出控制，也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、軟硬件接口的中心模塊。 Audio Decoder。 The second, this paper introduce the design of the system and its implementation deeply, and emphasize the SD card, FAT format, decoder chip and softwaredriven design。 關(guān)鍵詞： MP3播放器； AVR單片機(jī)； SD卡；音頻解碼； FAT分析 The Designed Of Mp3 Player Based On SD Card Abstract: In this paper, first of all it studys the overall of the design and the presentation of the MP3 player based on SD card, then discusses the system hardware, software choices and specific developing and debugging environment。 SD Card。 2 (1) 控制模塊 控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心。 (3) 輸入模塊 此模塊可大致分為鍵盤部分和 SD 卡部分。音頻輸出主要會(huì)用到一些模擬電路，對(duì)電路進(jìn)行去噪等。 現(xiàn)在 mp3 技術(shù)已基本成熟，一般 mp3 都采用專用 DSP 芯片和集成的數(shù)據(jù)程序存儲(chǔ)器。雖然一些 mp3 容量已經(jīng)達(dá)到 2G、 4G 甚至 8G。而 SD 卡 mp3 的出現(xiàn)則可以解決用戶的這一煩惱。本論文采用一般的單片機(jī)控制和 mp3 格式解碼芯片實(shí)現(xiàn)。 MP3的流行主要得益于如 Nullsoft于 1997年發(fā)布的 Winamp和 Napster于 1999年發(fā)布的 Napster這樣的公司和軟件包的成功，并且它們相互促進(jìn)發(fā)展。 直到 2020年，隨著隨身聽的發(fā)展，人 們已經(jīng)越來越被迷你小巧的 MP3所征服，原本人們對(duì)于 MP3音質(zhì)上的顧慮，已經(jīng)被現(xiàn)有 MP3高品質(zhì)所打消。目前消費(fèi)類電子產(chǎn)品的發(fā)展呈現(xiàn)出數(shù)字化和多功能集成化的明顯趨勢(shì) [7]。此次論文便是根據(jù)這些情況而設(shè)計(jì)。 (2) 低成本。 論文研究的內(nèi)容和目標(biāo) 論文研究的內(nèi)容 (1) 分析 FAT32 磁盤文件格式。 (2) 分析 mp3 文件格式。 在使用 MP3 解碼芯片解碼時(shí)，必然會(huì)用到解碼相關(guān)知識(shí)。 對(duì)于不同的 MP3 解碼芯片，其操作、控制字及外圍電路也各不相同，找出性價(jià)比高且外圍電路簡(jiǎn)單的芯片就顯得比較重要。其與集成芯片相似，需要對(duì)其初始化才能正常工作。 (3) 通過控制部分，能夠進(jìn)行上一曲、下一曲的切換等。只要電路接線及布線正確便可以完成電路板的制作。其中，包括各種硬件驅(qū)動(dòng)程序的分析、設(shè)計(jì)及組合等情況。其流程如圖 2。 ATmega32 單片機(jī)屬于 AVR 單片機(jī)中配置較高的產(chǎn)品，其所有寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元 (ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。其中， SPI 接口通信速度可達(dá)到 2MB/s,本設(shè)計(jì)的 SD 卡及解碼芯片均含有 SPI 接口，故此接口給設(shè)計(jì) 帶 來了很大方便。故 ATmega32 單片機(jī)符合MP3 設(shè)計(jì)的要求。 3： SPR1 和 SPR0 為 AVR 單片機(jī)內(nèi)部的 SPI 控制寄存器的 SPI 時(shí)鐘頻率選擇位。其結(jié)構(gòu)見圖 3。另外， PC 口在 7 使能 JTAG 后，復(fù)位發(fā)生時(shí)， TDI、 TMS、 TCK 的上拉電阻使能。本設(shè)計(jì)采用石英晶體振蕩器。 ATmega32 單