【正文】 ......................................................................................................................... 33 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 課題背景 MP3 是一種音頻壓縮技術(shù) ， 是 MPEG1 audio layer 3 的簡稱 。 即使使用 1／ 24的壓縮因子，仍然比單純降低采樣率的音質(zhì)要好。 本設(shè)計以單片機為主控中心， MicroSD 卡為音頻數(shù)據(jù)的存儲煤質(zhì)，其容量大小可根據(jù)需求進行自由更換，同時，以 VS1003 為音頻解碼模塊，該模塊也可根據(jù)解碼速率及音頻格式進行更改， MCU 通過對 MicroSD 卡上的音頻文件進行讀取送到解碼模塊進行解碼，并通過音頻接口進行播放，且將相應(yīng)信息顯示在液晶屏幕實現(xiàn)人機 交互。硬件解碼一般是由專門的解碼芯片實現(xiàn)，處理速度快，集成度高（內(nèi)含 DAC，功放等所需電路），且除去繁瑣的控制使得處理器可以解脫出來做其他事情，要做的只是將音頻數(shù)據(jù)送入到解碼模塊中即可。 （ 4） LCD 界面選擇： 良好的用戶體驗離不開具有人機交互的圖形界面，所以本設(shè)計也著重于界面的設(shè)計，從界面的實現(xiàn)功能要求及成本考慮，本設(shè)計的界面模塊也采用廣泛使用的液晶 LCD12864，該模塊基本滿足設(shè)計要求，如果要升級的話也可采用與LCD12864 接口兼容的彩屏，不過考慮成本及目前實現(xiàn)的功能需求來說，暫不需要彩屏，同時，由于 LCD12864 具有串行傳輸模式和并行傳輸模式可供選擇，增加了靈活性，因此，本設(shè)計最終采用 LCD12864 作為界面顯示模塊。它可以被嵌入到低成本的微控制器中，如 AVR, 8051, PIC, ARM, Z80, 68K 等等，而不需要做任何修改。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 系統(tǒng)硬件原理及概述 系統(tǒng)硬件總體框架介紹 歌曲 信息 音頻流 硬件 SPI serial 圖 21 系統(tǒng)硬件框架圖 硬件啟動流程：上電后，主控芯片 STC12C5A60S2 設(shè)置啟用硬件 SPI 功能并采用該SPI 對存儲設(shè)備 MicroSD 卡進行初始化后檢索根目錄下的 MP3 格式音頻文件名，然后按照檢索的順序依次顯示在 LCD 上供用戶瀏覽，用戶可根據(jù) 4 個獨立的按鍵進行選擇操作，4 個按鍵中分別為 prev ， next ， play ， quit ，由于按鍵數(shù)量不多但要完成的操作多余4 個，故采用復用功能，在選擇歌曲界面時， prev 表示前一首歌曲， next 表示下一首歌曲，play 表示播放；當處于播放狀態(tài)時， prev 表示快退， next 表示快進，而 play 表示暫停，且在暫停狀態(tài)時， prev 表示音量調(diào)小， next 表示音量調(diào)大，最后的 quit 是退出當前的界面返回上一級界面。而且 STC 系列單片機支持串口程序燒寫。 STC12C5A60S2 單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期 (1T)的單片機，是高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼 容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍（工作頻率范圍： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz）。 其各引腳分布如下： 圖 22 STC12C5A60S2 引腳分布圖 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 5 VS1003 音頻解碼模塊 VS1003 是一個單片 MP3/WMA/MIDI 音頻解碼器和 ADPCM 編碼器。輸入的比特流被解碼，然后通過一個數(shù)字音量控制器到達一個 18 位過采樣多位ε Δ DAC。 VS1003 共有 16 個 16 位的寄存器，地址分別為 0x0 – 0xF；除了模式寄存器（ MODE，0x0）和狀態(tài)寄存器（ STATUS， 0x1）在復位后的初始值分別為 0x800 和 0x3C 外，其余的寄存器在 VS1003 初始化后的值均為 0。軟復位之后該位會自動清零。 ● bit6： SM_STREAM SM_STREAM = 1，使能 VS1003 的流模式，具體請參考應(yīng)用筆記 VS10XX。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 8 ● bit10： SM_SDISHARE SM_SDISHARE = 1， SDI 與 SCI 將共用一個片選信號（同時 SM_SDINEW = 1），即將 xDCS 與 xCS 這兩根信號線合為一條，能省去一個 IO 口。 ● bit12： SM_ADPCM SM_ADPCM = 1， ADPCM 錄音使能。 ● bit14： SM_LINE_IN 錄音輸入選擇， SM_LINE_IN = 1，選擇線入（ line in）； SM_LINE_IN = 0，選擇麥克風輸入（默認）。當 SB_AMPLITUDE（ bit： 74）不為零時，重音增強器將使能。例如， SCI_BASS = 0x7a00，即 10kHz以上的音頻信號進行 的增強。 ● SC_FREQ（ bit： 100） 當 XTALI 輸入的時鐘不是 時才需要設(shè)置該位段，其默認值為 0，即 VS1003 默認使用的是 的輸入時鐘。在每次軟件復位或是 WAV （ PCM 、 IMA ADPCM 、 WMA 、 MIDI ）解碼開始與結(jié)束時SCI_DECODE_TIME 的值將清零。 7） SCI_WRAM（ 0x6， RW） 該寄存器用來加載用戶應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)到 VS1003 的指令和數(shù)據(jù) RAM 中。在每一次完成全字讀寫后，內(nèi)部指針將自動增加。 ●當為 WAV 文件時， SPI_HDAT0 = 0x7761， SPI_HDAT1 = 0x7665； ●當為 WMA 文件時， SPI_HDAT0 的值為解碼速率（字節(jié) /秒），要轉(zhuǎn)換為位率的話則將 SPI_HDAT0 的值乘 8 即可， SPI_HDAT1 = 0x574D； ●當為 MIDI 文件時， SPI_HDAT0 的值請參考數(shù)據(jù)手冊 P33， SPI_HDAT1 = 0x4D54； ●當為 MP3 文件時， SPI_HDAT0 和 SPI_HDAT1 包含較為復雜的信息（來自于解壓之后的 MP3 文件頭），包括當前正在解碼的 MP3 文件的采樣率、位率等，具體請參考數(shù)據(jù)手冊 P33P34。 11） SCI_VOL（ 0xB， RW） 音量控制寄存器。例如，左聲道： ，右聲道： ，則 SCI_VOL = （ 4 256） + 7 = 0x0407。 MicroSD卡簡介 由于 microSD 卡是由 SD 卡派生而來，和 SD卡兼容，電氣性能基本一致。對比 MMC 卡為 24mm 32mm ，相比 SD 卡略厚，顯然有更多的堆疊空間。 SD 卡通過 9Pin 接口與相應(yīng)讀寫設(shè)備連接，由于采用 NAND 閃存介質(zhì)而不易損壞，讀寫數(shù)據(jù)、格式化都比較方便 ，被 MP3，數(shù)碼相機、游戲機等多種設(shè)備廣泛采用。面對這樣的情況 SandiSK 開發(fā)出了 TFlash 微型存儲卡，后來更名為 TransFlash 卡。 MicroSD 卡的尺寸為 15mm*11mm*1mm,確實是指甲蓋那么大，重量減少為接近 。另外， MicroSD 有兩種讀寫模式，分別為 SD 模式和 SPI 模式，其針腳定義是不一樣的，如圖： 圖 27 SD 卡與 Micro SD 卡的 Pin 分布 由于 STC12C5A60S2 引腳有限且自帶硬件 SPI 功能，所以本設(shè)計采用 MicroSD 卡的SPI 模式。 按鍵控制電路簡介 人機交互肯定離不開輸入系統(tǒng)，由于采用 LCD12864 作為界面而非彩屏特用的觸摸屏功能，所以本 設(shè)計采用簡單的按鍵作為輸入系統(tǒng)模塊，過多或過少的按鍵數(shù)量都影響用戶對產(chǎn)品的體驗效果，太少了雖操作簡單，但同時能實現(xiàn)或體驗的功能也少，按鍵數(shù)量多了雖給予用戶更多的功能選擇，但由于按鍵太多用戶時間操作效果不佳，所以本設(shè)計折中，采用四個按鍵，每個按鍵實現(xiàn)一種或多種功能以實現(xiàn)一鍵多用的復用功能。當然對于其他菜單會依據(jù)菜單的實際功能而設(shè)置按鍵對應(yīng)的功能。fatfs) 掛載成功 ？ 顯示界面 UI 是否有鍵按下 ？ ？ 結(jié) 束 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 15 用戶互動，例如當鍵入音樂菜單時，系統(tǒng)會讀取 MirocSD 卡所有的 MP3 文件，并顯示到界面一邊用戶的后續(xù)操作。如果不用于寫操作的話，這個文件系統(tǒng)是個不錯的選擇， RAM 與 ROM 消耗都很少，用 keil 編譯的話會消耗 250 字節(jié)左右的?？臻g。 Petit FatFs 不能創(chuàng)建文件，只能對已存在的文件進行操作。 ///定義一個文件系統(tǒng)對象 if(pf_mount(amp。 一般用法是： if(pf_open() ) printf(Failed)。函數(shù)的三個參數(shù)分別表示寫入的數(shù)據(jù)存放的地址，要寫入的數(shù)據(jù)的大小，返回真正寫入的 char 數(shù)據(jù)的大小。第一個參數(shù)表示指向空白目錄結(jié)構(gòu)，第二個表示指向一個已存在的目錄名。 Low Level Disk I/O 位于最底層，它不是 Petit FATFs 模塊的一部分，需要根據(jù)不同的單片機和不同的存儲媒介進行編寫，是移植過程中最重要的一部分。 count 讀出的數(shù)據(jù)個數(shù)。 Petit FATFs 提供了 5 個程序文件，分別是 、 、 、 和 。 在 里面我們需要配置的有： ① define _USE_READ 。 ③ define _USE_LSEEK。為 1 時使能寫文件操作，為 0 時禁止寫文件操作。 FAT32 文件系統(tǒng)是 FAT16 文件系統(tǒng)的升級，而且現(xiàn)在 SD 卡在出廠時一般都默認被格式化為 FAT32 文件系統(tǒng)，所以設(shè)置其值為 1。 到這里 Petit FATFs 文件系統(tǒng)的移植過程完成。 sbit dat5=dat^5。 sbit dat1=dat^1。 //從高位開始輸出，從 dat7 一直到 dat0 VS_SCK=1。 VS_SCK=0。 VS_SI=dat4。 VS_SCK=1。 VS_SCK=0。 VS_SI=dat0。 //SYSclk/128，初始化時不能用太高時鐘 VS_XRESET=1。 開始 硬件復位 VS1003 軟件復位 VS1003 DREQ 為高 ？ 對 VS1003 的時鐘，音量，重音等寄存器進行設(shè)置 向 VS1003 發(fā)送 4個無效的字節(jié)數(shù)據(jù)用于啟動傳輸 結(jié) 束 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 20 VS_XRESET=1。 /*初始化設(shè)置 */ VS1003_WriteReg(VS_CLOCKF,0x9800)。 //關(guān)閉數(shù)據(jù)片選， VS_XCS = 1。 VS1003_WriteByte(0)。 VS_XDCS = 0。 VS1003_WriteByte(0xef)。 VS1003_WriteByte(0x00)。 //進行延時，好讓聽到正弦的聲音 /*退出正弦測試 */ VS1003_WriteByte(0x45)。 VS1003_WriteByte(0x00)。 VS_XDCS = 1。i++) VS1003_SineTest(i)。 //等待數(shù)據(jù)交換完成 SPSTAT = 0xC0。i++)的話，由于每一次循環(huán)回調(diào)時比較耗時，盡量少循環(huán)，所以其代碼如下（以讀扇區(qū)為例子）： for(i=0。 *buffer++ = SPI_ReadWriteByte(0xff)。 *buffer++ = SPI_ReadWriteByte(0xff)。 *buffer++ = SPI_ReadWriteByte(0xff)。 *buffer++ = SPI_ReadWriteByte(0xff)。 //設(shè)置到低速模式 SD_CS=1。 //發(fā)送至少 74 個時鐘信號 且這個期間 SD_CS=1 } SD_CS=0。 return 1。 do { //為了能成功寫入 CMD1,寫 100 次 temp