【文章內(nèi)容簡介】 共 58 頁第 9 頁VS1003 通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的從機。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 ???DAC。通過串行總線控制解碼器。除了基本的解碼，在用戶 RAM 中它還可以作其他特殊應(yīng)用，例如 DSP 音效處理。其內(nèi)部部分引腳功能如表 33。表 33 VS1003 部分引腳功能表引腳號 管腳名稱 管腳功能6,14,19 IOVDD I/O 電源（典型值： 最大值：）38,43,45，47 APWR 模擬電源（典型值： 最大值： ）5,7,24,31 CVDD 處理器內(nèi)核電源（典型值： ： ）37,40,41,47 AGND 模擬地3 XRESET 低電平有效，異步復(fù)位端8 DREQ 數(shù)據(jù)請求，輸入總線9 GPIO2/DCLK 通用 I/O2，串行數(shù)據(jù)總線時鐘10 GPIO3/SDATA 通用 I/O3，串行數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)13 XDCS/BSYNC 數(shù)據(jù)片選端/字節(jié)同步17 和 18 XTALO、 XTALI晶振輸出和晶振輸入23 XCS 片選輸入，低電平有效28 SCLK 串行總線的時鐘29 和 30 SI 和 SO 串行輸入和串行輸出39 和 46 RIGHT 和 LEFT 右聲道輸出和左聲道輸出在設(shè)計 VS1003 解碼電路時，數(shù)字地與模擬地必須相互連接并盡量靠近 VS1003 以避免鎖存上拉，為了能播放 48KHz 采樣率的音頻文件，輸入時鐘使用 。具體設(shè)計電路如圖 37 所示。VS1003 通過 MISO﹑MOSI﹑SCK(SPI 接口)來接收輸入的 MP3數(shù)據(jù)，經(jīng)過 VS1003 內(nèi)置的采樣 DAC 轉(zhuǎn)換為音頻模擬量，最后通過 Left﹑Right 和 Gbuf輸出。表 37 VS1003 接口電路 音頻放大模塊本次課題設(shè)計采用的音頻功放芯片是 TDA1308，TDA1308 是 AB 類的數(shù)字音頻(CD)專用耳機功放芯片。低電壓、低失真、高速率、強輸出等優(yōu)異的性能是以往的TDA282TDA7050、LM386 等“ 經(jīng)典”功放望塵莫及的。芯片內(nèi)采用 MOS 管輸出，桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 10 頁可直接推動低阻抗耳機。因為封裝和功能引腳位與一般的雙運放相同，在特定條件下，也能當雙運放使用。在低供電電壓條件下，性能比一般的運放要好。因其封裝體積小，低電壓低功耗等特點，主要應(yīng)用在便攜式數(shù)字音頻電路中，如 discman，光驅(qū)的耳放電路等。其引腳配置與功能方框圖如圖 38。圖 38 TDA1308 引腳配置和功能方框圖在設(shè)計音頻放大電路模塊時，采用了同相放大電路的接法，設(shè)計電路如圖 39。輸入信號電壓+A5V 加到運放的同相輸入端“+”和地之間，輸出電壓通過 RV1 和 RV2 的分壓作用，可得電壓增益 Av=1+RV2/RV1，本次設(shè)計采用 RV1=RV2，使得電壓放大為原來的兩倍，輸出至耳機接口。圖 39 音頻放大電路 彩晶顯示模塊顯示器采用奮斗 STM32 開發(fā)板 （240*400） ，本次設(shè)計的 LCD 觸摸屏所采用的控制器為 XPT2046 ,XPT2046 是一種典型的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ SAR ADC） ，包含了采樣/保持、模數(shù)裝換、串口數(shù)據(jù)輸出等功能。芯片內(nèi)部集成有一個 的內(nèi)部參考電壓，也可以從外部直接輸入?yún)⒖茧妷骸Ｆ渲?，接口采?MCU 的 FSMC 功能，LCD 片選 CS 采用 FSMC_NE1(P88),FSMC_A16(P58)作為 LCD 的 RS 選擇，F(xiàn)SMC_nWE1(P86)作為 LCD 的/WR， FSMC_nOE(P85)作為 LCD 的/RD，LCD 的 RESET 腳用 CPU 的 PE1（P98 ）(LCDRST), FSMC_D0 FSMC_D15 和 LCD 的 D1D8 D10D17 相互連接，觸摸屏接口采用 SPI1 接口，片選位 PB7SPI1CS3,由于 LCD 背光采用恒流源芯片 PT4101 控制，桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 11 頁采用 PWM 控制信號控制背光的明暗，PWM 信號由 PD13LIGHTPWM 來控制，觸摸電路的中斷申請有 PB6INT 來接收，其設(shè)計電路如圖 310 所示。圖 310 彩晶顯示電路 復(fù)位模塊復(fù)位電路如圖 311 所示，當接通電源時，電容 C10 進行充電使得 nRST 為高電平。按下復(fù)位按鍵后，電容 C10 放電為低電平實現(xiàn)復(fù)位功能。圖 311 復(fù)位電路4 FAT 文件系統(tǒng) FAT 文件系統(tǒng)簡介MP3 文件﹑BMP﹑TXT 等文件在 SD 卡中是以 FAT[11]的文件格式存儲的，F(xiàn)AT 即文件配置表，本系統(tǒng)采用 FAT16/32。以 FAT32 為例，其數(shù)據(jù)信息常分為 5 個部分：MBR 區(qū)、 DBR 區(qū)、FAT 區(qū)、FDT 區(qū)和 DATA 區(qū)。由于 SD 卡一般不做引導(dǎo)盤，一般也不分區(qū)，因此通常無 MBR 區(qū)，直接從 DBR 區(qū)開始。各分區(qū)的含義如下。MBR 區(qū): 主引導(dǎo)記錄區(qū)，該區(qū)存儲了分區(qū)表等信息，位于 SD 卡的扇區(qū) 0（物理扇區(qū)） ，在其分區(qū)信息里面記錄了 DBR 所在的位置。DBR 區(qū): 內(nèi)容為系統(tǒng)引導(dǎo)記錄，它包括一個引導(dǎo)程序和一個被稱為 BPB（Bios Parameter Block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。BPB 參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲格式、根目錄大小、FAT 個數(shù)，分配單元大小等重要參數(shù)。FAT 區(qū)：稱為文件分配表（FAT 表） ，一般一個卡上會存在 2 個 FAT 表，一個用作備份，一個用作使用。FAT 表一般緊隨 DBR，另一個 FAT 表則緊隨第一個 FAT 表。桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 12 頁FAT 表記錄了每個文件的位置和區(qū)域，是一種鏈式結(jié)構(gòu)，F(xiàn)AT 以“F8 FF FF 0F FF FF FF FF”這樣的 8 個字節(jié)為表頭，用以表示 FAT 表的開始，后面的數(shù)據(jù)每四個字節(jié)為一個簇項（從第 2 簇開始） ，用來標記下一個簇所在的位置，這樣每個位置都存儲了下一個簇，只要按著這個表走，就可以找到文件的所有內(nèi)容。如果找到下一個簇的位置，里面記錄的是“FF FF FF 0F”，代表這個文件到此就結(jié)束了，沒有后續(xù)簇了，這樣一個文件的讀取就結(jié)束了。FTD 區(qū)：該區(qū)的內(nèi)容為文件目錄表，F(xiàn)AT 文件系統(tǒng)的一個重要思想是把目錄（文件夾）當作一個特殊的文件來處理，F(xiàn)AT32 甚至將根目錄當作文件處理。 FAT 分區(qū)中所有目錄文件，實際上可以看作是一個存放其它文件（文件夾）入口參數(shù)的數(shù)據(jù)表。因此，目錄占用空間的大小并不等同于其下所有數(shù)據(jù)的大小，但也不等于 0，通常占很小的空間。其具體的存儲原理是：不管目錄文件所占空間為多少簇，一簇為多少扇區(qū)、多少字節(jié)，系統(tǒng)都會以 32 個字節(jié)為單位，進行目錄文件所占簇的分配，各個字段定義如表 41 所列。DATA 區(qū)：該數(shù)據(jù)區(qū)存放文件的內(nèi)容，SD 卡所占用的空間絕大部分為此部分。如果文件長度大于一個簇的大小，需要多個簇來存放該文件，這些簇通過 FAT 鏈表串連起來。表 41 文件目錄表各字段定義FAT32 文件目錄項 32 個字節(jié)的定義字節(jié)偏移量 字數(shù)量 定義0～7 8 文件名8～10 3 擴展名0x00 (讀寫)0x01 (只讀)0x02 (隱藏)0x04 (系統(tǒng))0x08 (卷標)0x10 (子目錄)11 1屬性字節(jié)0x20 (歸檔)12 1 系統(tǒng)保留13 1 創(chuàng)建時間的 10 毫秒位14～15 2 文件創(chuàng)建時間16～17 2 文件創(chuàng)建日期18～19 2 文件最后訪問時間20～21 2 文件起始簇號的高 16 位22～23 2 文件的最近修改時間24～25 2 文件的最近修改日期26～27 2 文件起始簇號的低 16 位28～31 4 表示文件的長度桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 13 頁 FAT 文件系統(tǒng)的讀取操作一般硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是按圖41而建立的。圖 41 FAT 文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖啟動區(qū)的內(nèi)容，也就是第一個扇區(qū)，使用 WinHex 軟件查看，如圖 42 所示。其中，帶下劃線或點線部分為有用內(nèi)容，具體含義依次如下。圖 42 FAT 啟動區(qū)EB 59 90：跳轉(zhuǎn)指令。4D 53 44 4F 53 35 2E 30：廠商標志和dos版本號。00 20(偏移地址0BH，長度2)：注意這里數(shù)據(jù)的布局，高地址放高字節(jié)，低地址放低字節(jié)（數(shù)據(jù)為小端格式組織），所以數(shù)據(jù)應(yīng)該是0200，就是512。表示的意思是，該磁盤每個扇區(qū)有512個字節(jié)。有的可能是1022044096。08(偏移地址 0DH，長度1)：表示每個簇有8個扇區(qū)。這個值不能為0，而且必須是2的整數(shù)次方，比如136128。但是這個值不能使每個簇超過32KB。24 00(偏移地址0EH ，長度2)：轉(zhuǎn)換一下，就是0024，意思是保留區(qū)域中的保留扇區(qū)數(shù)為36個。那么就可以知道下面的FAT1區(qū)的開始的地址就是： 0x24*200（每個扇區(qū)的字節(jié)數(shù)）=0x4800 。桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 14 頁02(偏移地址 10H，長度1)：此卷中的FAT結(jié)構(gòu)的份數(shù)為2，另外一個是備份的。C6 03(偏移地址24H，長度2)：每個FAT占用的扇區(qū)數(shù)，轉(zhuǎn)換一下，為03C6。那么每個扇區(qū)占用的字節(jié)數(shù)就是0x03C6*200=78C00。根據(jù)啟動區(qū)、FATFAT2 、根目錄、數(shù)據(jù)區(qū)的次序，可以依次計算出它們的地址。通過以上分析我們知道了啟動區(qū)地址是 0x00。FAT1 表的起始地址的為 0x4800，如圖 43 所示。 FAT2 表的起始地址為 0x4800+0x78C00=0x7D400，如圖 44 所示。根目錄區(qū)的起始地址為 0x7D400+0x78C00=0xF6000，如圖 45 所示。圖 43 FAT1 的起始地址圖 44 FAT2 的起始地址圖 45 根目錄的起始地址從 SD 卡中讀取數(shù)據(jù)需要給出數(shù)據(jù)的地址，而且每次讀取都是一個整扇區(qū)，512 個字節(jié)。找出這些地址后，可以很方便的找到數(shù)據(jù)。由此可見讀取 0 扇區(qū)的內(nèi)容，我們就知道 FAT 文件系統(tǒng)的重要參數(shù)了，現(xiàn)在分析下根目錄區(qū)的內(nèi)容。根據(jù)前面得到的根目錄地址 0xF6000，通過軟件查看它的內(nèi)容如圖 46 所示。這里使用的是 FAT32 短文件目錄項，每 32 個字節(jié)表示一個文件（文件夾也是） 。具體含義分別如下。桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 15 頁5A 53 44 4C 20 20 20 20：驅(qū)動器的名稱，8 個字節(jié)。圖 46 根目錄中的數(shù)據(jù)54 45 53 54 20 20 20 20(偏移地址20H，長度8)：文件名 TEST(空缺部分是空格)。54 58 54(偏移地址28H，長度3)：文件類型，為ASCII 字符表示。20(偏移地址 2BH，長度1)：文件屬性，00000000(讀寫)；00000001(只讀)；00000010(隱藏 )；00000100( 系統(tǒng)) ；00001000(卷標 )；00010000( 子目錄)；00100000(歸檔)。58 39 (偏移地址30H，長度2)：文件創(chuàng)建時間。58 39 (偏移地址32H，長度2)：文件最后訪問日期。03 00 (偏移地址3AH，長度2)：起始簇的簇號為03。77 2D 00 00(偏移地址3CH，長度4)：文件長度2D77 就是11639字節(jié)。 從文件的大小可以計算出，需要占用多少個簇。根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，每個簇放 8 個扇區(qū)，每個扇區(qū) 512 個字節(jié)，那么一個簇的空間就是 4096 字節(jié)了，即 4KB。那么11639 字節(jié)需要 3 個簇，這三個簇的開始的地址就可以計算出來了。通過起始簇號計算得到起始簇的地址：0xF6000（根目錄區(qū)地址）+ （032）*08*0x200=0xF7000（第一個簇開始地址）這里 03 減去的 02 的意思是因為簇號都是從2 開始的。第二個簇號存放在 0x4800+03*04（因為四個字節(jié)存一個簇號）=0x480C 中，通過圖 47 可知 0x480C 里面的內(nèi)容是：04 00 00 00，即第二簇號為 04。此時第二個簇的地址:0xF6000+（042） *08*0x200=0xF8000。依次查看 FAT1 表可知第三個簇號為05，地址：0xF6000+（052 ）*08*0x200=0xF9000。繼續(xù)看看下一個簇號：內(nèi)容為0x0FFFFFFF，說明文件放置結(jié)束。圖 47 FAT1 表中的內(nèi)容通過以上分析可以得到該文件數(shù)據(jù)存放的起始地址了：0xF7000（第一個簇開始地址）﹑0xF8000 （第二個簇開始地址） ﹑0xF9000（第三個簇開始地址） ，他們在文件系桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 共 58 頁第 16 頁統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)分別如圖圖 48﹑圖 49﹑圖 410 所示。由此就可以獲得該文件的數(shù)據(jù)了。圖 48 簇中的數(shù)據(jù) 1圖 49 簇中的數(shù)據(jù) 2