【文章內容簡介】 統(tǒng)存儲和維護的信息，系統(tǒng)區(qū)由三部分組成：（包含磁盤大小、格式、存儲方式等信息）；（為文件分配磁盤空間）；（包括文件名、磁盤地址和文件狀態(tài)）[16]。其具體結構如圖34所示。引導記錄FAT目錄系統(tǒng)文件用戶文件系統(tǒng)區(qū)數據區(qū)圖34 系統(tǒng)區(qū)和數據區(qū)組織圖本次設計中，需要對引導記錄進行詳細分析，計算出數據位置，找到音樂文件。而在引導區(qū)最重要的部分為前512字節(jié)。在前512字節(jié)中，前96字節(jié)記錄了系統(tǒng)的詳細信息，這些信息可以幫助我們算出系統(tǒng)區(qū)和數據區(qū)各組成部分的位置。其內部前96個字節(jié)如圖35所示。圖35 SD卡前96字節(jié)截圖在圖35中，每個字節(jié)含有為：前3字節(jié)為跳轉指令結構；411字節(jié)為依賴的系統(tǒng)文件名；第113字節(jié)為字節(jié)數/扇區(qū)；14字節(jié)為扇區(qū)數/簇；116字節(jié)為保留扇區(qū)數；17字節(jié)為FAT數目；119字節(jié)為啟動入口；1921字節(jié)為小卷標扇區(qū)數；第22字節(jié)為多媒體類型描述（一般為F8）；224字節(jié)為扇區(qū)數/小卷標FAT；226字節(jié)為扇區(qū)數/磁道；27字節(jié)為頭字節(jié)數；2932字節(jié)為隱藏扇區(qū)數；第3336字節(jié)為磁盤總扇區(qū)數；3740為扇區(qū)數/FAT；41字節(jié)為擴展標志位；4244字節(jié)為磁盤版本號；4548字節(jié)為啟動目錄的第一簇；4950啟動信息扇區(qū)位置；552字節(jié)為啟動數據備份扇區(qū)位置；另外，8387字節(jié)為文件系統(tǒng)格式；其余信息在本次設計中暫未用到。知道以上信息及其含有，我們就可以計算出磁盤數據的位置等信息。為了能夠方便地使用這些信息，在設計中可用如圖36所示的結構體進行賦值，使程序能夠高效的運行。在知道以上信息后，可以采用下面計算公式進行計算，算出數據所在位置。FAT表起始地址=（隱藏扇區(qū)數+保留扇區(qū)數）*字節(jié)數/扇區(qū)目錄區(qū)起始地址=FAT表起始地址+FAT數目*扇區(qū)數/FAT*字節(jié)數/扇區(qū)+啟動目錄首簇*扇區(qū)數/簇*字節(jié)數/扇區(qū)第一個數據扇區(qū)地址=目錄區(qū)起始地址+目錄簇數*扇區(qū)數/簇*字節(jié)數/扇區(qū)目錄區(qū)的大小是不固定，其大小會根據文件的多少而進行調整，只有在一個文件目錄后不存在其它文件，才說明已經不含有其它文件。因此，在讀取到的數據名為00H時，就說明文件已經結束，可以不再往后面讀取文件。圖36 啟動信息結構體在獲取到啟動信息以及數據區(qū)等位置關系以后，就可以讀取自己需要的數據了。在使用過程中，我們可以編寫一些專門用于計算文件下一簇/扇區(qū)的程序，這樣就可以通過調用函數的方法方便地找到自己需要的數據，判斷文件是否結束等情況。 VS1003B驅動程序設計設計MP3最重要環(huán)節(jié)之一是音頻解碼，解碼質量直接關系到播放效果。本次設計中使用的是解碼芯片VS1003B，那么，編寫VS1003B的驅動程序就是解碼中關鍵環(huán)節(jié)。VS1003B有一個硬件復位引腳，在進行硬件復位后，還需要進行初始化設置，和音樂信息相關的設置，這樣才能讓其正常工作。因此，下面對MP3文件格式做簡略介紹，以方便對VS1003B進行設置。MP3文件是由幀構成，幀是MP3文件最小組成單位。MP3文件大體分為三部分：TAG_V2(ID3V2)，Frame,TAG_V1(ID3V1)[17]。每個MP3數據幀又分為幀頭和數據部分構成。幀頭長度為4BYTE（32位），幀后面可能有兩個字節(jié)的CRC校驗。幀頭數據結構如圖37所示。圖37 MP3幀頭結構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；其余信息與本次設計關系不大，暫未使用，這里不做介紹。以上介紹中最重要的為E和F部分。E部分具體含義如表32所示。表32 位速率索引表BitsV1,L11V1,L2V1,L3V2,L1V2,L2V2,L30000FreeFreeFreeFreeFreeFree000132323232328(8)0010644840644816(16)0011965648965624(24)010012864561286432(32)010116080641608064(40)011019296801929680(48)01112241129622411256(56)100025612811225612864(64)1001288160128288160128(80)1010320192160320192160(96)1011352224192352224112(112)1100384256224384256128(128)1101416320256416320256(144)1110448384320448384320(160)1111BadBadBadBadBadBad1:V1 MPEG1。 V2 – MPEG2/。L1 Layer I。 L2 Layer II。 L3 Layer III2:Free – 可以利用的位率；Bad – 不允許的值在幀頭B、C部分可以查到MP3版本及層數，根據B、C的值在上表中可以查出音樂播放速率。F區(qū)決定音樂采樣率，而采樣率值則通過表33可以查出。表33 采樣率索引表(單位：Hz)BitsMPEG1MPEG20044100220501102501480002400012000103200016000800011ReservedReservedReserved無論幀長度是多少，每幀的播放時間都是26ms；每幀的大小可以通過以下方法計算得出：幀大小=(((MPEGversion==MPEG1？144：72)*比特率)/采樣率)+填充位。當計算出幀大小波特率和采樣率后，我們就可以對MP3文件進行解碼。在對MP3格式做簡要介紹后，下面就對VS1003B解碼芯片做一些重要說明。其硬件連接方式在第二章已經做了說明，此次設計中使用的是SPI接口，另外還連接了復位端、數據請求端、數據端及命令端。VS10003B接口指令為8位，0X2為寫；0X3為讀。一般我們只需要寫，只有在驗證寫入是否成功時，才讀VS1003B內部寄存器。在每次讀寫數據后，數據請求端會變低表示忙。只有當數據請求端變高后才能進行數據/指令讀寫。其具體時序如圖38所示。圖38 VS1003B寫數據時序圖[18]根據時序圖可以看出：要操作VS1003B，需要一條8為指令，再跟上8位地址，和寫入該地址的16位數據。然后，DREQ會變低，直到內部完成數據的操作。VS1003B初始化時，需要對模式寄存器、時鐘頻率及倍頻寄存器、音量寄存器進行設置。另外，還需要對音頻寄存器進行設置，其取值由具體MP3文件幀頭數據計算得到，計算過程在MP3分析時已經說明，這里不再解釋。在進行初始化設置以后，就可以進行數據送入解碼芯片進行解碼。由于軟件復位不會改變這些寄存器的值，我們在進行歌曲切換時可以進行軟件復位，這樣，在進行歌曲切換時可以不用進行其它復雜操作，直接進行軟件復位就可以了。另外，DREQ引腳在VS1003B的FIFO在能夠接受數據的時候輸出高電平。此時，VS1003B可獲取至少32Byte的SDI數據或一個SCI命令。遵循這個標準，當DREQ變低時，發(fā)送器必須停止發(fā)送新的數據[19]。根據這個信息，我們在對VS1003B芯片大量寫入音樂數據時，可以一次性寫入32字節(jié)，這樣就可以大大提高數據輸入的效率，讓音樂播放更為流暢。 MP3軟件運行設計在完成了各種驅動程序設計后，就需要對音樂播放流程、界面和操作進行設計。如果在播放過程中，沒有好的界面及人機接口程序，就會不利于使用者操作，而且，在使用過程中，客戶由于不知道怎樣操作，胡亂按鍵就容易造成其它未知錯誤。因此，下面我們就怎樣進行整體設計做簡要說明。首先，程序需要對系統(tǒng)進行初始化。初始化各個驅動的順序必須有嚴格規(guī)定，應該從鍵盤開始，到顯示器，再到SPI接口初始化，到SD卡和FAT格式初始化，最后是VS1003B的初始化。采用以上順序，主要是為了能夠在任何一個接口或器件初始化失敗時，在顯示器中能夠給出相應的動作，指示哪一部分出錯，用戶應該怎樣繼續(xù)往下操作。正因為如此，在鍵盤和顯示器初始化過程中，絕對不能有死循環(huán)，而其它程序中循環(huán)部分必須保留一定次數，超過這個次數就跳出循環(huán)并報錯，交給系統(tǒng)處理錯誤，并發(fā)出警告。在初始化各驅動程序完成后，需要進入主程序，播放SD卡中的音樂。這部分程序可以在死循環(huán)中完成。一旦開始播放音樂，就不需要停下，除非暫停鍵（可設一標志位加以判斷）被按下。其程序段如圖39所示。圖39 主程序段代碼在MP3播放過程中，可以先搜索全部音樂，將其放入一全局變量中，然后，利用這個全局變量判斷是否所有音樂已經播放完成。播放過程主要為搜索音樂，找到音樂數據位置，讀取數據，送入VS1003B解碼，判斷文件是否結束，沒有則再查找下一簇數據并讀取數據，否則，送入結束數據代碼，跳到下一曲。其中，在進行完每一塊數據的解碼之后，需要進行一次鍵盤掃描，根據鍵盤的值，對VS1003B或單片機的相應寄存器進行操作，達到控制MP3播放的目的。第四章 總結 基于單片機的MP3播放器測試結果首先，在一張容量為1G的SD卡中存儲了幾首MPWMA格式的歌曲文件，然后，插入自制的電路板中，上電播放。音樂播放成功，無任何異常產生。然后，進行按鍵測試。音量加減鍵能夠正常工作，但是，在按下按鍵時，歌曲出現播放聲音出現斷續(xù)情況。根據程序分析，由于每26ms需要一幀數據，而按下按鍵會導致程序中斷數百毫秒，故出現歌曲播放聲音不連續(xù)的情況。進行歌曲切換、暫停/播放按鍵測試時，一切正常，無任何異常。到此，基于SD卡的播放器測試完成。所有電路及預期功能基本完成，無異常產生。 前景與展望MP3播放器在現在市場上已經變得非常常見，從這個角度看，MP3的發(fā)展?jié)摿σ呀洸皇呛軜酚^。但是，微型存儲卡技術卻在飛速發(fā)展，而且，將存儲卡與MP3相結合的技術卻并不樂觀，因為在這方面字庫處理的方法還需要得到提升，當SD/MMC卡更換后，怎樣才能讓漢字字庫保持不變很難辦到，即使這樣處理了，卻不得不在MP3內部再加一塊存儲器存儲字庫，這樣，產品在成本上增加了，這也是基于SD卡的MP3不能快速發(fā)展的原因。因此，這種基于SD卡的MP3播放器在現實中，仍然具有一定潛力。而且，它在被用作MP3的同時還可以用作存儲器。對于用戶來說，這無疑是一種新意、一種優(yōu)勢，值得去購買、體驗。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)等設備中，如果能在這些方面加以應用，這種基于SD卡的MP3播放器還有很大潛力可供挖掘。綜上所述，這種使用微型存儲卡作為存儲介質的MP3播放器仍具有良好的發(fā)展勢頭，擁有一定潛力可供挖掘。參考文獻[1] CECA .Chain Electronic Components Association[OL] . . 2007[2] 沈磊 . 基于ColdFire 和uCLinux 的便攜式多媒體播放器軟件系統(tǒng)的設計與實現 [D] . 上海：上海交通大學 , 2005 : 12[3] 有風無雨 歷史不會忘記－索尼Walkman 數十年回憶 [OL] . ://. , [4] workstar百度百科 MP3 [OL] . ://baike. , 2009 .[5] 麥建邦 百度百科 MP3播放器 [OL] . , [6] 文夢夢 . 回首昨日展望明天 淺談MP3播放器發(fā)展趨勢[J] . 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