【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 共 58 頁(yè)第 9 頁(yè)VS1003 通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。輸入的比特流被解碼，然后通過(guò)一個(gè)數(shù)字音量控制器到達(dá)一個(gè) 18 位過(guò)采樣多位 ???DAC。通過(guò)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(hào) 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(qǐng)求，輸入總線9 GPIO2/DCLK 通用 I/O2，串行數(shù)據(jù)總線時(shí)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(shí)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(jì) VS1003 解碼電路時(shí)，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(shí)鐘使用 。具體設(shè)計(jì)電路如圖 37 所示。VS1003 通過(guò) MISO﹑MOSI﹑SCK(SPI 接口)來(lái)接收輸入的 MP3數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò) VS1003 內(nèi)置的采樣 DAC 轉(zhuǎn)換為音頻模擬量，最后通過(guò) 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(jì)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(jī)功放芯片。低電壓、低失真、高速率、強(qiáng)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 10 頁(yè)可直接推動(dòng)低阻抗耳機(jī)。因?yàn)榉庋b和功能引腳位與一般的雙運(yùn)放相同，在特定條件下，也能當(dāng)雙運(yùn)放使用。在低供電電壓條件下，性能比一般的運(yùn)放要好。因其封裝體積小，低電壓低功耗等特點(diǎn)，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(jì)音頻放大電路模塊時(shí)，采用了同相放大電路的接法，設(shè)計(jì)電路如圖 39。輸入信號(hào)電壓+A5V 加到運(yùn)放的同相輸入端“+”和地之間，輸出電壓通過(guò) RV1 和 RV2 的分壓作用，可得電壓增益 Av=1+RV2/RV1，本次設(shè)計(jì)采用 RV1=RV2，使得電壓放大為原來(lái)的兩倍，輸出至耳機(jī)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(kāi)發(fā)板 （240*400） ，本次設(shè)計(jì)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(gè) 的內(nèi)部參考電壓，也可以從外部直接輸入?yún)⒖茧妷?。其中，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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 11 頁(yè)采用 PWM 控制信號(hào)控制背光的明暗，PWM 信號(hào)由 PD13LIGHTPWM 來(lái)控制，觸摸電路的中斷申請(qǐng)有 PB6INT 來(lái)接收，其設(shè)計(jì)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(dāng)接通電源時(shí)，電容 C10 進(jìn)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(shí)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(jiǎn)介MP3 文件﹑BMP﹑TXT 等文件在 SD 卡中是以 FAT[11]的文件格式存儲(chǔ)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(gè)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(wú) MBR 區(qū)，直接從 DBR 區(qū)開(kāi)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(chǔ)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(gè)引導(dǎo)程序和一個(gè)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(chǔ)格式、根目錄大小、FAT 個(gè)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(gè)卡上會(huì)存在 2 個(gè) FAT 表，一個(gè)用作備份，一個(gè)用作使用。FAT 表一般緊隨 DBR，另一個(gè) FAT 表則緊隨第一個(gè) FAT 表。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 12 頁(yè)FAT 表記錄了每個(gè)文件的位置和區(qū)域，是一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，F(xiàn)AT 以“F8 FF FF 0F FF FF FF FF”這樣的 8 個(gè)字節(jié)為表頭，用以表示 FAT 表的開(kāi)始，后面的數(shù)據(jù)每四個(gè)字節(jié)為一個(gè)簇項(xiàng)（從第 2 簇開(kāi)始） ，用來(lái)標(biāo)記下一個(gè)簇所在的位置，這樣每個(gè)位置都存儲(chǔ)了下一個(gè)簇，只要按著這個(gè)表走，就可以找到文件的所有內(nèi)容。如果找到下一個(gè)簇的位置，里面記錄的是“FF FF FF 0F”，代表這個(gè)文件到此就結(jié)束了，沒(méi)有后續(xù)簇了，這樣一個(gè)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(gè)重要思想是把目錄（文件夾）當(dāng)作一個(gè)特殊的文件來(lái)處理，F(xiàn)AT32 甚至將根目錄當(dāng)作文件處理。 FAT 分區(qū)中所有目錄文件，實(shí)際上可以看作是一個(gè)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(chǔ)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(huì)以 32 個(gè)字節(jié)為單位，進(jìn)行目錄文件所占簇的分配，各個(gè)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(zhǎng)度大于一個(gè)簇的大小，需要多個(gè)簇來(lái)存放該文件，這些簇通過(guò) FAT 鏈表串連起來(lái)。表 41 文件目錄表各字段定義FAT32 文件目錄項(xiàng) 32 個(gè)字節(jié)的定義字節(jié)偏移量 字?jǐn)?shù)量 定義0～7 8 文件名8～10 3 擴(kuò)展名0x00 (讀寫)0x01 (只讀)0x02 (隱藏)0x04 (系統(tǒng))0x08 (卷標(biāo))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(shí)間的 10 毫秒位14～15 2 文件創(chuàng)建時(shí)間16～17 2 文件創(chuàng)建日期18～19 2 文件最后訪問(wèn)時(shí)間20～21 2 文件起始簇號(hào)的高 16 位22～23 2 文件的最近修改時(shí)間24～25 2 文件的最近修改日期26～27 2 文件起始簇號(hào)的低 16 位28～31 4 表示文件的長(zhǎng)度桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 13 頁(yè) 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(dòng)區(qū)的內(nèi)容，也就是第一個(gè)扇區(qū)，使用 WinHex 軟件查看，如圖 42 所示。其中，帶下劃線或點(diǎn)線部分為有用內(nèi)容，具體含義依次如下。圖 42 FAT 啟動(dòng)區(qū)EB 59 90：跳轉(zhuǎn)指令。4D 53 44 4F 53 35 2E 30：廠商標(biāo)志和dos版本號(hào)。00 20(偏移地址0BH，長(zhǎng)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(gè)扇區(qū)有512個(gè)字節(jié)。有的可能是1022044096。08(偏移地址 0DH，長(zhǎng)度1)：表示每個(gè)簇有8個(gè)扇區(qū)。這個(gè)值不能為0，而且必須是2的整數(shù)次方，比如136128。但是這個(gè)值不能使每個(gè)簇超過(guò)32KB。24 00(偏移地址0EH ，長(zhǎng)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(gè)。那么就可以知道下面的FAT1區(qū)的開(kāi)始的地址就是： 0x24*200（每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)）=0x4800 。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 14 頁(yè)02(偏移地址 10H，長(zhǎng)度1)：此卷中的FAT結(jié)構(gòu)的份數(shù)為2，另外一個(gè)是備份的。C6 03(偏移地址24H，長(zhǎng)度2)：每個(gè)FAT占用的扇區(qū)數(shù)，轉(zhuǎn)換一下，為03C6。那么每個(gè)扇區(qū)占用的字節(jié)數(shù)就是0x03C6*200=78C00。根據(jù)啟動(dòng)區(qū)、FATFAT2 、根目錄、數(shù)據(jù)區(qū)的次序，可以依次計(jì)算出它們的地址。通過(guò)以上分析我們知道了啟動(dòng)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(gè)整扇區(qū)，512 個(gè)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(jiàn)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(guò)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(xiàng)，每 32 個(gè)字節(jié)表示一個(gè)文件（文件夾也是） 。具體含義分別如下。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 15 頁(yè)5A 53 44 4C 20 20 20 20：驅(qū)動(dòng)器的名稱，8 個(gè)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(zhǎng)度8)：文件名 TEST(空缺部分是空格)。54 58 54(偏移地址28H，長(zhǎng)度3)：文件類型，為ASCII 字符表示。20(偏移地址 2BH，長(zhǎng)度1)：文件屬性，00000000(讀寫)；00000001(只讀)；00000010(隱藏 )；00000100( 系統(tǒng)) ；00001000(卷標(biāo) )；00010000( 子目錄)；00100000(歸檔)。58 39 (偏移地址30H，長(zhǎng)度2)：文件創(chuàng)建時(shí)間。58 39 (偏移地址32H，長(zhǎng)度2)：文件最后訪問(wèn)日期。03 00 (偏移地址3AH，長(zhǎng)度2)：起始簇的簇號(hào)為03。77 2D 00 00(偏移地址3CH，長(zhǎng)度4)：文件長(zhǎng)度2D77 就是11639字節(jié)。 從文件的大小可以計(jì)算出，需要占用多少個(gè)簇。根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，每個(gè)簇放 8 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū) 512 個(gè)字節(jié)，那么一個(gè)簇的空間就是 4096 字節(jié)了，即 4KB。那么11639 字節(jié)需要 3 個(gè)簇，這三個(gè)簇的開(kāi)始的地址就可以計(jì)算出來(lái)了。通過(guò)起始簇號(hào)計(jì)算得到起始簇的地址：0xF6000（根目錄區(qū)地址）+ （032）*08*0x200=0xF7000（第一個(gè)簇開(kāi)始地址）這里 03 減去的 02 的意思是因?yàn)榇靥?hào)都是從2 開(kāi)始的。第二個(gè)簇號(hào)存放在 0x4800+03*04（因?yàn)樗膫€(gè)字節(jié)存一個(gè)簇號(hào)）=0x480C 中，通過(guò)圖 47 可知 0x480C 里面的內(nèi)容是：04 00 00 00，即第二簇號(hào)為 04。此時(shí)第二個(gè)簇的地址:0xF6000+（042） *08*0x200=0xF8000。依次查看 FAT1 表可知第三個(gè)簇號(hào)為05，地址：0xF6000+（052 ）*08*0x200=0xF9000。繼續(xù)看看下一個(gè)簇號(hào)：內(nèi)容為0x0FFFFFFF，說(shuō)明文件放置結(jié)束。圖 47 FAT1 表中的內(nèi)容通過(guò)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(gè)簇開(kāi)始地址）﹑0xF8000 （第二個(gè)簇開(kāi)始地址） ﹑0xF9000（第三個(gè)簇開(kāi)始地址） ，他們?cè)谖募倒鹆蛛娮涌萍即髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 16 頁(yè)統(tǒng)中存儲(chǔ)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