【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MB的存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過(guò) MP3 壓縮編碼后只有 1MB 左右。不過(guò) MP3 對(duì)音頻信號(hào)采用的是有損壓縮方式，為了降低聲音失真度， MP3 采取了“感官編碼技術(shù)”，即編碼時(shí)先對(duì)音頻文件進(jìn)行頻譜分析，然后用過(guò)濾器濾掉噪音電平，接著通過(guò)量化的方式將剩下的每一位打散排列，最后形成具有較高壓縮比的 MP3 文件，并使壓縮后的文件在回放時(shí)能夠達(dá)到比較接近原音源的聲音效果。 VS1003B原本是一塊自動(dòng)控制碼流的解碼芯片，但是不知我所購(gòu)買的那塊流片不成功還是其他原因，并不能自動(dòng)控制碼流，所以必須得自己控制碼流。雖然說(shuō)在程序上增添了些許難度，但從學(xué)習(xí)的角度而言，卻是一個(gè)不錯(cuò)的機(jī)會(huì)，所以我也沒有更換芯片，用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)碼流控制。因此我們必須得知道一首歌曲的碼流才能對(duì)其進(jìn)行較好的解碼，而這無(wú)疑就涉及到一些 MP3結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，下面就碼流控制這一塊相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹： MP3文件大體可以分成三個(gè)部分： ID3V2,幀， ID3V1。其 ID3V2,ID3V1都是介紹歌曲的一些相關(guān)信息，如作者，歌詞等等。對(duì)整 個(gè)解碼工作有用的數(shù)據(jù)均在數(shù)據(jù)幀上，其結(jié)構(gòu)如下 : 表 27 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) 幀頭 CRC 數(shù)據(jù) 4字節(jié) 02字節(jié) 由數(shù)據(jù)幀算出 其幀頭結(jié)構(gòu)如下： 第 2 章 MPS 播放器的功能模塊設(shè)計(jì) 15 表 28 幀頭結(jié)構(gòu) 由上述的幀頭信息就可以算出幀長(zhǎng)出來(lái)：幀長(zhǎng) =144*取樣率 /采樣頻率 +幀長(zhǎng)調(diào)節(jié)對(duì)于 VS1003B而言，其可以自己計(jì)算幀長(zhǎng)，所以對(duì)此我們只需要從幀頭提取出取樣率，再加以軟件控制就可以了。 ARM7單片機(jī)介紹 ARM（ Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知 名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的 RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi) /教育類多媒體、 DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和 OEM廠商，每個(gè)廠商得到的都是一套獨(dú)一無(wú)二的 ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。利用這種合伙關(guān)系， ARM很快成為許多全球性 RISC標(biāo)準(zhǔn)的締造者。 目前，總共有 30家半導(dǎo)體公司與 ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括 Intel、 IBM、 LG半導(dǎo)體、 NEC、 SONY、菲利浦和國(guó)民半導(dǎo)體這 樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人，則包括微軟、升陽(yáng)和 MRI等一系列知名公司。 ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款 RISC微處理器。 產(chǎn)品介紹 ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產(chǎn)品均采用一個(gè)通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行（理論上如此）。典型的產(chǎn)品如下。 ① CPU內(nèi)核 ARM7：小型、快速、低能耗、集成式 RISC內(nèi)核，用于移動(dòng)通信。 ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權(quán)用戶最多的一項(xiàng)產(chǎn)品，將 ARM7指令集同 Thumb擴(kuò)展組合在一起 ，以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時(shí)，它還利用嵌入式 ICE調(diào)試技術(shù)來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并用一個(gè) DSP增強(qiáng)擴(kuò)展來(lái)改進(jìn)性能。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動(dòng)器。 ARM9TDMI:采用 5階段管道化 ARM9內(nèi)核，同時(shí)配備 Thumb擴(kuò)展、調(diào)試和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能可達(dá) ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網(wǎng)和頂置盒。 ②體系擴(kuò)展 Thumb:以 16位系統(tǒng)的成本，提供 32位 RISC性能，特別注意的是它所需的內(nèi)存容量非常小。 ③嵌入式 ICE調(diào)試 由于集成了類似于 ICE的 CPU內(nèi)核調(diào)試技術(shù)，所以原型設(shè)計(jì)和系統(tǒng)芯片的調(diào)試得到了極大的簡(jiǎn)化。 ④微處理器 第 2 章 MPS 播放器的功能模塊設(shè)計(jì) 17 ARM710系列，包括 ARM7 ARM710T、 ARM720T和 ARM740T:低價(jià)、低能耗、封裝式常規(guī)系統(tǒng)微型處理器，配有高速緩存（ Cache）、內(nèi)存管理、寫緩沖和 JTAG。廣泛應(yīng)用于手持式計(jì)算、數(shù)據(jù)通信和消費(fèi)類多媒體。 ARM940T、 920T系列 :低價(jià)、低能耗、高性能系統(tǒng)微處理器，配有 Cache、內(nèi)存管理和寫緩沖。應(yīng)用于高級(jí)引擎管理、保安系統(tǒng)、頂置盒、便攜計(jì)算機(jī)和高檔打印機(jī)。 StrongARM:性能很 高、同時(shí)滿足常規(guī)應(yīng)用需要的一種微處理器技術(shù)，與 DEC聯(lián)合研制，后來(lái)授權(quán)給 Intel。 SA110處理器、 SA1100 PDA系統(tǒng)芯片和 SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術(shù)。 ARM7500和 ARM7500FE:高度集成的單芯片 RISC計(jì)算機(jī)，基于一個(gè)緩存式 ARM7 32位內(nèi)核，擁有內(nèi)存和 I/O控制器、 3個(gè) DMA通道、片上視頻控制器和調(diào)色板以及立體聲端口 。ARM7500FE則增加了一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元以及對(duì) EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（ NC）。 ARM技術(shù)特點(diǎn) ： 32位 RISC架構(gòu)； 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； 支持 Thumb/ARM雙指令集； 兼容 8位 /16位 IC； 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作在寄存器中完成； 尋址方式簡(jiǎn)單靈活，執(zhí)行效率高； 指令長(zhǎng)度固定。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 硬解碼模塊介紹 本設(shè)計(jì)采用 VS1003模塊來(lái)進(jìn)行 MP3的硬解碼 VS1003 特性： 能解碼 MPEG 1 和 MPEG2 音頻層 III（ CBR+VBR+ABR）； WMA ； WAV(PCM+IMAADPCM)。產(chǎn)生 MIDI/SPMIDI 文件。 對(duì)話筒輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行 IMAADPCM編碼 支持 MP3 和 WAV 流 高低音控制 單時(shí)鐘操作 12..13MHz 內(nèi)部 PLL鎖相環(huán)時(shí)鐘倍頻器 低功耗 內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，兩聲道間無(wú)相位差 內(nèi)含能驅(qū)動(dòng) 30 歐負(fù)載的耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器 模擬，數(shù)字， I/O 單獨(dú)供電 為用戶代碼和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的 RAM 串行的控制，數(shù)據(jù)接口 可被用作微處理器的從機(jī) 特殊應(yīng)用的 SPI Flash引導(dǎo) 供調(diào)試用途的 UART接口 新功能可以通過(guò)軟件和 4 GPIO 添加 到此，整個(gè) MP3播放器的所有功能原理我已經(jīng) 全部介紹，為了更直接了解本文設(shè)計(jì)的 MP3播放器，在下一章將配合相關(guān)實(shí)物圖介紹其軟硬件設(shè)計(jì)。第 3 章 MP3 播放器的軟硬件設(shè)計(jì) 19 第 3章 MP3播放器的軟硬件設(shè)計(jì) MP3播放器的硬件設(shè)計(jì) 在本次的硬件設(shè)計(jì)中我采用的成熟的硬件模塊，包括一塊 LPC2103核心板 ， VS1003B核心板。 LPC2103開發(fā)板中包含 LPC2103的最小系統(tǒng)外。而其中的 SD卡模塊，并無(wú)多少可以介紹的，因?yàn)槠渲皇且恍C(jī)械的原理和一些電路上簡(jiǎn)單連線，不過(guò)值的說(shuō)的一點(diǎn)對(duì)于 SD卡同樣也采用 SPI模式進(jìn)行傳送。 本設(shè)計(jì)中的 VS1003B核心板是由 ICDEV設(shè)計(jì)的基于 VS1003B芯片的MP3解碼板。 VS1003B是一塊獨(dú)立的 DSP芯片，功能甚是強(qiáng)大，所以必須對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的電路設(shè)計(jì)，需要配置獨(dú)立的晶振和外圍電路設(shè)計(jì)，這一塊已經(jīng)被 ICDEV的前輩們做好了，所以我秉著“拿來(lái)主義”，直接進(jìn)行借用，其同樣是用 SPI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的。 對(duì)于 VS1003核心板而言，其一共引出 10個(gè)引腳，除了供電線及地之外，還需要 7個(gè) lpc2103相對(duì)應(yīng)的 IO口與其對(duì)應(yīng)。其中 MISO、 MOSI、SCLK為 SPI的兩條數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線，分別于 LPC2103中模擬 SPI的三個(gè) IO口： 、 、 。 CS、 RESET、 DREQ、 DCS分別為 VS1003的片選、重啟、狀態(tài)、數(shù)據(jù)片選線，分別與 LPC2103的 、 、 ，從而保證了 VS1003核心板的正常解碼工作。 MP3播放器的軟件設(shè)計(jì) 不同于硬件，在軟件設(shè)計(jì)是由我自己獨(dú)自完成，所以對(duì)這一塊比較熟悉。就如果上文介紹的幾個(gè)功能模塊一樣，在軟件編寫上同樣的分成那么幾塊，下圖顯示彼此間的關(guān)系： 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 圖 31 軟件設(shè)計(jì) 由上圖可知， SD 卡讀寫是整個(gè)系統(tǒng)的最基本的一塊，因?yàn)椴徽撌鞘裁词悄囊粔K 功能都涉及到 SD 卡的讀寫，所以在程序中我將其做成了子函數(shù)，向外只提供三個(gè)子函數(shù)，所有關(guān)于 SD 的操作均是由這 兩個(gè)函數(shù)完成的。 初始 化函數(shù) SD_INIT() SD 讀出函數(shù) SD_READ(INT8U *Buffer, INT16U Bytes,INT32U Number_Sector) SD 寫入函數(shù) SD_WRITE(INT8U* Buffer,INT32U Number_Sector) 上述功能對(duì)整個(gè)軟件而言，無(wú)疑是最底層的設(shè)計(jì)，對(duì)于 MP3 播放器中的最主要功能 MP3 解碼而言都是需要用到的，所以做子函 數(shù)更有利于整個(gè)程序的模塊式設(shè)計(jì)。 USB 通信程序設(shè)計(jì) 對(duì)于 MP3 的三大功能，相較于其它兩個(gè)， USB 通信更為獨(dú)立些，因?yàn)?USB的通信均是由中斷實(shí)現(xiàn)的，所以除了在主函數(shù)中涉及到其的初始化以外，在其它部分并沒有有聯(lián)系的地方。其函數(shù)框圖如下： 第 3 章 MP3 播放器的軟硬件設(shè)計(jì) 21 圖 32 初始化框圖 電子書、 MP3 解碼程序 由于電子書和 MP3 均涉及到 FAT32 文件系統(tǒng)，所以兩者在程序上關(guān)聯(lián)性較大，所以在很大程序上兩者的程序是混在一起的，只是到最后才分開。其框圖如下： 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 圖 33 文件系統(tǒng)框圖 總結(jié) 本次 MP3 播放器采用分立芯片設(shè)計(jì)，不同現(xiàn)有 MP3 芯片整體集成化趨向。采用分立芯片設(shè)計(jì)能最大限度的發(fā)揮不同芯片的功能，因?yàn)镸P3 解碼采用獨(dú)立芯片，理論上能達(dá)到更好的音質(zhì)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于自身能力有限，未能發(fā)揮兩塊芯片的全部功能，如不能對(duì) WMA 解碼等，希望在以后的工作學(xué)習(xí)中能對(duì)其加以完善。 參考文獻(xiàn) 23 參考文獻(xiàn)： [1].周立功、張華 .深入淺出 ARM7 北京航空航天大學(xué)出版社 .2020 [2].Icdev 驅(qū)動(dòng)你的 vs1003 2020 [3].博創(chuàng)科技 MP3 播放器與 U 盤設(shè) 計(jì)自己動(dòng)手打造心儀的個(gè)性 MP3 2020 [4].精英科技譯 SCSI 總線和 IDE 接口：協(xié)議、應(yīng)用和編程 2020 [5].陳逸等譯 USB大全中國(guó)電力出版社 2020 [6].廖濟(jì)林 2020 [7].譚浩強(qiáng) C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第二版） 清華大學(xué)出版社 2020 [8].嚴(yán)蔚敏等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（ C語(yǔ)言版） 清華大學(xué)出版社 1996 [9].閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版） 高等教育出版社 2020 [10].Frank USB項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告 2020 [11].網(wǎng)友解讀 FAT32文件系統(tǒng) 2020 [12].北京北亞數(shù)據(jù)恢復(fù)中心 FAT文件原理 2020 [13].Bluewater MP3文件格式 2020 [14].21IC電腦圈圈 USB入門系列 2020 [15].智林測(cè)控 Z213X4X 開發(fā)板手冊(cè) 2020 [16].philips 2020 [17].ISO iso111723 2020 [18].SanDisk Corporation Secure Digital Card 2020 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 致謝 ： 四年一個(gè)輪回， 轉(zhuǎn)眼要到了離校的時(shí)節(jié)了， 滿是不舍與依戀卻注定要走。 畢業(yè)論文正代表著大學(xué)的終結(jié)，完成它既有一種收獲感，又有一種失落感，可無(wú)論如何它代表著我四年的努力，代表了我四年的歷程。當(dāng)它終于完工的時(shí)候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培養(yǎng)我的老師們，謝謝你們！ 感謝我的論文導(dǎo)師 周密 老師，感謝 周 老師在我的論文完成過(guò)程中給與的指導(dǎo)與幫助，讓我得以順利地完成論文。 感謝 系主任張開華 老師，他既是良師，又是益友，他所教會(huì)我的不僅是書本上的知識(shí)，還有著做人的原則與風(fēng)骨。謝謝。 再次感謝傳授我知識(shí)的每一位老師，馬上就要走出校門，走上工作崗位，我將帶著你們所傳授的技能去打拼，去奮斗，多謝你們。 附 錄 25 附 錄 附錄 1 程序 main()主函數(shù) . include define ENTER_KEY 0x0d define BACK_KEY 0x08 define ESC_KEY 0x1b define MAX 64 define STOP _BV(PD5) define NEXT _BV(PD3) define UP _BV(PD6) define DOWN _BV(PD2)