【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)存儲(chǔ)和維護(hù)的信息，系統(tǒng)區(qū)由三部分組成：（包含磁盤大小、格式、存儲(chǔ)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(jié)構(gòu)如圖34所示。引導(dǎo)記錄FAT目錄系統(tǒng)文件用戶文件系統(tǒng)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)圖34 系統(tǒng)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)組織圖本次設(shè)計(jì)中，需要對引導(dǎo)記錄進(jìn)行詳細(xì)分析，計(jì)算出數(shù)據(jù)位置，找到音樂文件。而在引導(dǎo)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(xì)信息，這些信息可以幫助我們算出系統(tǒng)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)各組成部分的位置。其內(nèi)部前96個(gè)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(gè)字節(jié)含有為：前3字節(jié)為跳轉(zhuǎn)指令結(jié)構(gòu)；411字節(jié)為依賴的系統(tǒng)文件名；第113字節(jié)為字節(jié)數(shù)/扇區(qū)；14字節(jié)為扇區(qū)數(shù)/簇；116字節(jié)為保留扇區(qū)數(shù)；17字節(jié)為FAT數(shù)目；119字節(jié)為啟動(dòng)入口；1921字節(jié)為小卷標(biāo)扇區(qū)數(shù)；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(shù)/小卷標(biāo)FAT；226字節(jié)為扇區(qū)數(shù)/磁道；27字節(jié)為頭字節(jié)數(shù)；2932字節(jié)為隱藏扇區(qū)數(shù)；第3336字節(jié)為磁盤總扇區(qū)數(shù)；3740為扇區(qū)數(shù)/FAT；41字節(jié)為擴(kuò)展標(biāo)志位；4244字節(jié)為磁盤版本號(hào)；4548字節(jié)為啟動(dòng)目錄的第一簇；4950啟動(dòng)信息扇區(qū)位置；552字節(jié)為啟動(dòng)數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)中暫未用到。知道以上信息及其含有，我們就可以計(jì)算出磁盤數(shù)據(jù)的位置等信息。為了能夠方便地使用這些信息，在設(shè)計(jì)中可用如圖36所示的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行賦值，使程序能夠高效的運(yùn)行。在知道以上信息后，可以采用下面計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，算出數(shù)據(jù)所在位置。FAT表起始地址=（隱藏扇區(qū)數(shù)+保留扇區(qū)數(shù)）*字節(jié)數(shù)/扇區(qū)目錄區(qū)起始地址=FAT表起始地址+FAT數(shù)目*扇區(qū)數(shù)/FAT*字節(jié)數(shù)/扇區(qū)+啟動(dòng)目錄首簇*扇區(qū)數(shù)/簇*字節(jié)數(shù)/扇區(qū)第一個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)地址=目錄區(qū)起始地址+目錄簇?cái)?shù)*扇區(qū)數(shù)/簇*字節(jié)數(shù)/扇區(qū)目錄區(qū)的大小是不固定，其大小會(huì)根據(jù)文件的多少而進(jìn)行調(diào)整，只有在一個(gè)文件目錄后不存在其它文件，才說明已經(jīng)不含有其它文件。因此，在讀取到的數(shù)據(jù)名為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。圖36 啟動(dòng)信息結(jié)構(gòu)體在獲取到啟動(dòng)信息以及數(shù)據(jù)區(qū)等位置關(guān)系以后，就可以讀取自己需要的數(shù)據(jù)了。在使用過程中，我們可以編寫一些專門用于計(jì)算文件下一簇/扇區(qū)的程序，這樣就可以通過調(diào)用函數(shù)的方法方便地找到自己需要的數(shù)據(jù)，判斷文件是否結(jié)束等情況。 VS1003B驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)MP3最重要環(huán)節(jié)之一是音頻解碼，解碼質(zhì)量直接關(guān)系到播放效果。本次設(shè)計(jì)中使用的是解碼芯片VS1003B，那么，編寫VS1003B的驅(qū)動(dòng)程序就是解碼中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。VS1003B有一個(gè)硬件復(fù)位引腳，在進(jìn)行硬件復(fù)位后，還需要進(jìn)行初始化設(shè)置，和音樂信息相關(guān)的設(shè)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(jìn)行設(shè)置。MP3文件是由幀構(gòu)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)，F(xiàn)rame,TAG_V1(ID3V1)[17]。每個(gè)MP3數(shù)據(jù)幀又分為幀頭和數(shù)據(jù)部分構(gòu)成。幀頭長度為4BYTE（32位），幀后面可能有兩個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)。幀頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖37所示。圖37 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。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(shù)，根據(jù)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(shí)間都是26ms；每幀的大小可以通過以下方法計(jì)算得出：幀大小=(((MPEGversion==MPEG1？144：72)*比特率)/采樣率)+填充位。當(dāng)計(jì)算出幀大小波特率和采樣率后，我們就可以對MP3文件進(jìn)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(jīng)做了說明，此次設(shè)計(jì)中使用的是SPI接口，另外還連接了復(fù)位端、數(shù)據(jù)請求端、數(shù)據(jù)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(yàn)證寫入是否成功時(shí)，才讀VS1003B內(nèi)部寄存器。在每次讀寫數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)請求端會(huì)變低表示忙。只有當(dāng)數(shù)據(jù)請求端變高后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)/指令讀寫。其具體時(shí)序如圖38所示。圖38 VS1003B寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖[18]根據(jù)時(shí)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(shù)據(jù)。然后，DREQ會(huì)變低，直到內(nèi)部完成數(shù)據(jù)的操作。VS1003B初始化時(shí)，需要對模式寄存器、時(shí)鐘頻率及倍頻寄存器、音量寄存器進(jìn)行設(shè)置。另外，還需要對音頻寄存器進(jìn)行設(shè)置，其取值由具體MP3文件幀頭數(shù)據(jù)計(jì)算得到，計(jì)算過程在MP3分析時(shí)已經(jīng)說明，這里不再解釋。在進(jìn)行初始化設(shè)置以后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)送入解碼芯片進(jìn)行解碼。由于軟件復(fù)位不會(huì)改變這些寄存器的值，我們在進(jìn)行歌曲切換時(shí)可以進(jìn)行軟件復(fù)位，這樣，在進(jìn)行歌曲切換時(shí)可以不用進(jìn)行其它復(fù)雜操作，直接進(jìn)行軟件復(fù)位就可以了。另外，DREQ引腳在VS1003B的FIFO在能夠接受數(shù)據(jù)的時(shí)候輸出高電平。此時(shí)，VS1003B可獲取至少32Byte的SDI數(shù)據(jù)或一個(gè)SCI命令。遵循這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)DREQ變低時(shí)，發(fā)送器必須停止發(fā)送新的數(shù)據(jù)[19]。根據(jù)這個(gè)信息，我們在對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。 MP3軟件運(yùn)行設(shè)計(jì)在完成了各種驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)后，就需要對音樂播放流程、界面和操作進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果在播放過程中，沒有好的界面及人機(jī)接口程序，就會(huì)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(cuò)誤。因此，下面我們就怎樣進(jìn)行整體設(shè)計(jì)做簡要說明。首先，程序需要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化各個(gè)驅(qū)動(dòng)的順序必須有嚴(yán)格規(guī)定，應(yīng)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(gè)接口或器件初始化失敗時(shí)，在顯示器中能夠給出相應(yīng)的動(dòng)作，指示哪一部分出錯(cuò)，用戶應(yīng)該怎樣繼續(xù)往下操作。正因?yàn)槿绱?，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(shù)，超過這個(gè)次數(shù)就跳出循環(huán)并報(bào)錯(cuò)，交給系統(tǒng)處理錯(cuò)誤，并發(fā)出警告。在初始化各驅(qū)動(dòng)程序完成后，需要進(jìn)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(shè)一標(biāo)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(gè)全局變量判斷是否所有音樂已經(jīng)播放完成。播放過程主要為搜索音樂，找到音樂數(shù)據(jù)位置，讀取數(shù)據(jù)，送入VS1003B解碼，判斷文件是否結(jié)束，沒有則再查找下一簇?cái)?shù)據(jù)并讀取數(shù)據(jù)，否則，送入結(jié)束數(shù)據(jù)代碼，跳到下一曲。其中，在進(jìn)行完每一塊數(shù)據(jù)的解碼之后，需要進(jìn)行一次鍵盤掃描，根據(jù)鍵盤的值，對VS1003B或單片機(jī)的相應(yīng)寄存器進(jìn)行操作，達(dá)到控制MP3播放的目的。第四章 總結(jié) 基于單片機(jī)的MP3播放器測試結(jié)果首先，在一張容量為1G的SD卡中存儲(chǔ)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(chǎn)生。然后，進(jìn)行按鍵測試。音量加減鍵能夠正常工作，但是，在按下按鍵時(shí)，歌曲出現(xiàn)播放聲音出現(xiàn)斷續(xù)情況。根據(jù)程序分析，由于每26ms需要一幀數(shù)據(jù)，而按下按鍵會(huì)導(dǎo)致程序中斷數(shù)百毫秒，故出現(xiàn)歌曲播放聲音不連續(xù)的情況。進(jìn)行歌曲切換、暫停/播放按鍵測試時(shí)，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(yù)期功能基本完成，無異常產(chǎn)生。 前景與展望MP3播放器在現(xiàn)在市場上已經(jīng)變得非常常見，從這個(gè)角度看，MP3的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)不是很樂觀。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，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。因此，這種基于SD卡的MP3播放器在現(xiàn)實(shí)中，仍然具有一定潛力。而且，它在被用作MP3的同時(shí)還可以用作存儲(chǔ)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(yàn)。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。綜上所述，這種使用微型存儲(chǔ)卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)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(xiàn)[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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D] . 上海：上海交通大學(xué) , 2005 : 12[3] 有風(fēng)無雨 歷史不會(huì)忘記－索尼Walkman 數(shù)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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