【文章內(nèi)容簡介】 ............................................................................ 14 文件系統(tǒng)驅(qū)動 程序 ................................................................................................ 15 觸摸屏卡驅(qū)動程序 ................................................................................................ 16 MP3 驅(qū)動程序 ....................................................................................................... 17 4 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................................. 20 開發(fā)環(huán)境 ........................................................................................................................ 20 軟件開發(fā)環(huán)境 ....................................................................................................... 20 硬件開發(fā)環(huán)境 ....................................................................................................... 21 設計調(diào)試 ........................................................................................................................ 22 UI 界面設計 ........................................................................................................... 22 SD 卡模塊測試 ...................................................................................................... 22 觸摸屏校驗 ........................................................................................................... 23 顯示屏測試 ........................................................................................................... 23 成品展示 ........................................................................................................................ 25 致 謝 ......................................................................................................................................... 26 參考文獻 ..................................................................................................................................... 27 附錄 ............................................................................................................................................ 28 1 1 緒論 本課題的提出及意義 MP3 音頻播放器的最合理工作速度為 30Mips，而一個典型的視頻媒體播放器的理想速度則為 175Mips，所以提高 MP3 的工作速度，以及改善 MP3 的音質(zhì)是最關鍵的，也是亟待解決的問題。 MP3 是一種典型的嵌入式設備，而現(xiàn)在市場上比較常見的是閃存式 MP3。由于閃存式 MP3 的容量限制，使它存儲歌曲數(shù)目較少，在功能上也很難實現(xiàn)多樣化 [1]。而硬盤式MP3 的多功能及大容量，也必將受到不少消費者的喜愛。 MP3 播放器一般分成 3 個部分： CPU、 MP3 硬件解碼器存儲器。其中可以將前兩部分集成在一起，即帶 MP3 硬件解碼器的 CPU；或?qū)⒑髢刹糠旨稍谝黄穑醇捎布獯a、D／ A 轉(zhuǎn)換及音頻輸入。存儲器可以是 Flash 存儲器或硬盤 [2]。通過用 MP3 編碼技術，可以得到大約 12： 1 壓縮的有損音樂信號。 研究現(xiàn)狀 MP3 全稱是 MPEG Layer 3， 狹義的講就是以 MPEG Layer 3 標準壓縮編碼的一種音頻文件格式。自韓國世韓 (Seahan)公司 1998 年推出世界上第一臺 MP3 隨身聽以來， MP3 播放器以其小巧的外形，不錯的近乎于 CD 的音質(zhì)，前衛(wèi)的功能，越來越受到消費者的青睞，也就成為業(yè)界甚至大眾媒體關注的一個熱門話題 [3]。在市場消費刺激下，各大公司紛紛推出了自己的 mp3播放器產(chǎn)品， IC供應商提供了眾多的 MP3解碼芯片及其解決方案。除了 Micronas 方案 (MAS3507+DAC3550)，還有臺灣創(chuàng)品方案 (T33510， T33520)、美國SigmaTel 方案 (STMP3400)和 TI 的 DA250 解決方案。這使 mp3 播放器的研制與生產(chǎn)變得更加容易，成本也大大降低，市場更加廣闊 [4]。 2 2 硬件設計 整體方案 綜述 本設計由 STM32 最小系統(tǒng)， SD 卡的讀取模塊， TFT 控制模塊，外擴 FLASH 模塊，觸摸屏模塊，串口通信模塊組成。將解決 SD 卡的讀取以及使用 FATFS 文件系統(tǒng)來對 SD 卡操作， TFT 液晶屏的 控制及觸摸屏原理、還有人機界面 UI 的實現(xiàn)等問題 [5]。系統(tǒng)架構如圖 21 所示。 基本設計流程是使用 STM32 系列微控制器，采用 FATFS 文件系統(tǒng)方式讀取 SD 卡中音樂文件數(shù)據(jù)，將所讀取的數(shù)據(jù)流傳輸給 CPU 軟件解碼（ helix 解碼庫）解碼編程 PCM音頻，通過 I2S 送到 ADC 芯片 PCM1770 音頻輸出驅(qū)動耳機實現(xiàn)音樂播放功能。液晶屏顯示歌曲的實時播放狀態(tài)，功能按扭 和控制歌曲的播放、停止、聲音增大、減小等。同時， TFT 觸摸屏則用于功能按扭 和人機交換界面的輸入。 系統(tǒng)架構圖 圖 21 系統(tǒng)架構圖 3 硬件模塊 處理器 一、芯片介紹。 CortexM3 是 ARM 公司最新推出的基于 ARMv7 體系架構的處理器核，具有高性能、低成本、低功耗的特點，專門為嵌入式應用領域設計。 ARMv7 架構采用了 Thumb2 技術，它是在 ARM 的 Thumb 代碼壓縮技術的基礎上發(fā)展起來的，并且保持了對現(xiàn)存 ARM 解決方案完整的代碼兼容性。 Thumb2 技術比純 ARM 代碼少使用 31%的內(nèi)存，減小了系統(tǒng)開銷，同時能夠提供比 Thumb 技術高出 38%的性能 [7]。 在中斷處理方面， CortexM3 集成 了嵌套向量中斷控制器 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。 NVIC 是 CortexM3 處理器的一個緊耦合部分，可以配置 1~240個帶有 256 個優(yōu)先級、 8 級搶占優(yōu)先權的物理中斷，為處理器提供出色的異常處理能力。同時，搶占（ Pre emption）、尾鏈（ Tail chaining）、遲到技術（ Late arriving）的使用，大大縮短了異常事件的響應時間。 CortexM3 異常處理過程中由硬件自動保存和恢復處理器狀態(tài)，進一步縮短了中斷響應時間，降低了軟件設計的復雜 性。 DP）或串行JTAG 調(diào)試端口（ SWJDP，允許 JTAG 或 SW 協(xié)議）使用。 二、引腳圖。 圖 22 STM32F103ZET6 微控制器引腳分布圖 4 SD 卡模塊 一、 SD 卡介紹。 STM32 微處理器 CPU ( STM32F103ZET6 )具有一個 SDIO 接口。 SD/SDIO/MMC 主機接口可以支持 MMC 卡系統(tǒng)規(guī)范 版中的 3 個不同的數(shù)據(jù)總線模式： 1 位 (默認 )、 4 位和 8 位。在 8 位模式下，該接口可以使數(shù)據(jù)傳輸速率達到 48MHz，該接 口兼容 SD 存儲卡規(guī)范 版 [12]。 二、 SD 卡原理圖。 圖 23 SD卡接口電路 . 圖 24 SD卡上電識別流程圖 5 LCD 顯示模塊 一、 LCD 控制器。 LCD，即液晶顯示器，因為其功耗低、體積小，承載的信息量大，因而被廣泛用于信息輸出、與用戶進行交互，目前仍是各種電子顯示設備的主流。因為 STM32 內(nèi)部沒有集成專用的液晶屏和觸摸屏的控制接口，所以在顯示面板中應自帶含有這些驅(qū)動芯片的驅(qū)動電路 (液晶屏和觸摸屏的驅(qū)動電路是獨立的 )， STM32 芯片通過驅(qū)動芯片來控制液晶屏和觸摸屏。 二、 FSMC 框圖結構。 FSMC(flexible static memory controller)，譯為靜態(tài)存儲控制器?？捎糜?STM32 芯片控制 NOR FLASH、 PSRAM、和 NAND FLASH 存儲芯片。我們是使用 FSMC 的 NOR\PSRAM 模式控制 LCD。其結構如圖 25 所示 。 .. 圖 25 FSMC框圖結構框圖 6 觸摸屏模塊 一、觸摸屏感應原理。 觸摸屏常與液晶屏配套使用，組合成為一個 可交互的輸入輸出系統(tǒng)。除了熟悉的電阻、電容屏外，觸摸屏的種類還有超聲波屏、紅外屏。觸摸屏的基本原理為分壓，它由一層或兩層阻性材料組成，在檢測坐標時，在阻性材料的一端接參考電壓 Vref，另一端接地，形成一個沿坐標方向的均勻電場。當觸摸屏受到擠壓時，阻性材料與下層電極接觸，阻性材料被分為兩部分，因而在觸摸點的電壓，反映了觸摸點與阻性材料的 Vref 端的距離，而且為線性關系，而該觸點的電壓可由 ADC 測得。更改電場方向，以同樣的方法，可測得另一方向的坐標。 二、 TSC2046 觸摸屏控制器。 TSC2046 是專用在四線電阻屏的觸摸屏控制器， MCU 可通過 SPI 接口向它寫入控制字，由它測得 X、 Y 方向的觸點電壓返回給 MCU。如圖 26 所示 圖 26 TSC2046 與電阻屏的連接圖 7 PCM 音頻模塊 PCM1770 器件是 CMOS，單片，集成電路包括立體聲數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)換器，耳機電路。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用 TI 的增強型多級架構，它采用噪聲整形和多值振幅量化，實現(xiàn)出色的動力性能和改進的耐時鐘抖動。該 PCM1770 器件接受多個行業(yè)標準音頻數(shù)據(jù)格式， 16至 24 位數(shù)據(jù)，左對 齊， I2S 等，提供輕松連接到音頻 DSP 和解碼器。采樣率高達 50 kHz的支持。全套用戶可編程功能是通過一個 3 線串行控制端口，支持寄存器寫入功能訪問。原理接線圖如圖 27 所示 圖 27 PCM1770連接圖 8 3 軟件設計 軟件開發(fā)架構 本設計由 STM32 最小系統(tǒng)， SD 卡的讀取模塊， TFT 控制模塊，觸摸屏模塊，串口通信模塊組成。將要解決 SD 卡的讀取及使用 FATFS 系統(tǒng)對 SD 卡的操作、 TFT 液晶的控制及觸摸屏原理、還有 圖形用戶界面 GUI 的實現(xiàn)等問題 [10]。 架構如圖 31 軟件開發(fā)架構圖