【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 部分具體含義見(jiàn)表 4。 表 4 位速率索引表 Bits V1,L11 V1,L2 V1,L3 V2,L1 V2,L2 V2,L3 0000 Free Free Free Free Free Free 0001 32 32 32 32 32 8(8) 0010 64 48 40 64 48 16(16) 0011 96 56 48 96 56 24(24) 0100 128 64 56 128 64 32(32) 0101 160 80 64 160 80 64(40) 0110 192 96 80 192 96 80(48) 0111 224 112 96 224 112 56(56) 1000 256 128 112 256 128 64(64) 1001 288 160 128 288 160 128(80) 1010 320 192 160 320 192 160(96) 1011 352 224 192 352 224 112(112) 1100 384 256 224 384 256 128(128) 1101 416 320 256 416 320 256(144) 1110 448 384 320 448 384 320(160) 1111 Bad Bad Bad Bad Bad Bad 注： 1:V1 MPEG1。V2–MPEG2/。L1Layer I。L2Layer II。L3Layer III 2:Free–可以利用的位率 ； Bad–不允許的值 16 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(lè)播放速率。 F 區(qū)決定音樂(lè)采樣率，而采樣率值則通過(guò)表 5 可以查出。 表 5 采樣率索引表 (單位： Hz) Bits MPEG1 MPEG2 00 44100 22050 11025 01 48000 24000 12020 10 32020 16000 8000 11 Reserved Reserved Reserved 無(wú)論幀長(zhǎng)度是多少，每幀的播放時(shí)間都是 26ms；每幀的大小可以通過(guò)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。計(jì)算出幀大小波特率和采樣率后，便可以對(duì) MP3 文件進(jìn)行解碼。 VS1003B 解碼芯片在設(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(qǐng)求端、數(shù)據(jù)端及命令端。其指令為 8 位， 0X2 為寫； 0X3 為讀。本設(shè)計(jì)只需寫，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(qǐng)求端會(huì)變低表示忙 [17]。其具體時(shí)序如圖 18。 圖 18 VS1003B 寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖 根據(jù)時(shí)序可知：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(duì)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(duì)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，初始化設(shè)置完成后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)送入解碼芯片進(jìn)行解碼。軟件復(fù)位不會(huì)改變內(nèi)部寄存器的值，進(jìn)行歌曲切換時(shí)可以進(jìn)行軟件復(fù)位，這樣進(jìn)行歌曲切換時(shí)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) [18]。對(duì) VS1003B 芯片大量寫入音樂(lè)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(lè)播放更為流暢。 MP3軟件運(yùn)行設(shè)計(jì) 完成各種驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)后，需對(duì)音樂(lè)播放流程、界面和操作進(jìn)行設(shè)計(jì)。播放 17 過(guò)程中，沒(méi)有好的界面及人機(jī)接口程序，就不利于使用者操作，而使用過(guò)程中，因客戶不知如何操作，胡亂按鍵就容易造成其它未知錯(cuò)誤。故下面論文就怎樣進(jìn)行整體設(shè)計(jì)做簡(jiǎn)要說(shuō)明。 首先，程序需要對(duì)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(kāi)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。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(lè)。這部分程序可以在死循環(huán)中完成。一旦開(kāi)始播放，就不需停下，除非暫停鍵被按下。其代碼如下。 void main() { sys_init()。 while(1){ flag=0。 mp3_play()。 } } MP3 播放過(guò)程中，可以先搜索全部音樂(lè)，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(lè)已經(jīng)播放完成。播放過(guò)程主要為搜索音樂(lè)，找到音樂(lè) 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(méi)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(duì) VS1003B 或單片機(jī)的相應(yīng)寄存器進(jìn)行操作控制 MP3 的播放。 4 熱轉(zhuǎn)印制作電路板 經(jīng)過(guò)對(duì)各種電路板制作方法的學(xué)習(xí)研究，以及在現(xiàn)有條件的約束下，決定使用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制板。采用這種方法制作電路板有點(diǎn)是：成本低廉、原材料易得、操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：精度不高、至多做兩層電路板，需要做大量練習(xí)才能夠靈活使用。 熱轉(zhuǎn)印的預(yù)備工作 第一步，準(zhǔn)備熱轉(zhuǎn)印所需的材料。主要有三氯化鐵、熱轉(zhuǎn)印紙、鉆孔設(shè)備、熱轉(zhuǎn)印機(jī)或電熨斗、單面覆銅板及容器。另外還需準(zhǔn)備激光打印機(jī)、電腦各一臺(tái)。為了進(jìn)一步降低成本，可以直接到可以打印店里進(jìn)行打印、電腦可以自備或使用網(wǎng)吧的。 第二步，利用 protel DXP2020 軟件將設(shè)計(jì)好的電路圖編譯并轉(zhuǎn)移到 PCB 圖進(jìn)行布線。手工制作雙面板時(shí)不易對(duì)準(zhǔn)兩面的過(guò)孔，為了能夠做出更高質(zhì)量的電路板，布線時(shí)設(shè)置為單面板，布線精度為 或以上。將單片機(jī)和音頻解碼芯片制作成單獨(dú)的模塊，防止焊接過(guò)程中出現(xiàn)的失誤，導(dǎo)致成 本的大幅度增加，同時(shí)還能降低關(guān)鍵芯片被靜電擊穿的概率。 18 第三步，將電路布線圖打印出來(lái)。先利用虛擬打印機(jī)將已經(jīng)布線的 PCB 板制作成 PDF 文檔。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，制作文檔時(shí)必須按照 105%的比例鏡像打印，否則打印出的 PCB 板會(huì)偏小以至于無(wú)法焊接或焊接短路。單片機(jī)模塊打印后效果見(jiàn)圖19， VS1003B 模塊打印后效果圖見(jiàn)圖 20。 圖 19 單片機(jī)模塊打印圖 圖中文字鏡像顯示，在進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印后便能夠正常顯示出來(lái)。而大面積的接地覆銅區(qū)是為了降低外界對(duì)石英晶體振蕩器的干擾，提高電路穩(wěn)定性。在 PCB 板打印時(shí)應(yīng)將電路中各個(gè)過(guò)孔顯 示出來(lái)，然后可利用三氯化鐵將中間銅箔腐蝕掉便與打孔。如果不腐蝕中心銅箔，使用機(jī)器鉆孔時(shí)易讓整個(gè)引腳銅皮脫落以致發(fā)生斷路或無(wú)法焊接等問(wèn)題。 圖 20 VS1003B 模塊打印圖 最后，空白 PCB 預(yù)處理 ,這一步至關(guān)重要。首先將 PCB 板按需要裁好并將邊緣突起的毛刺用砂紙或砂輪打磨光滑。然后將三氯化鐵和水配兌，濃度要竟可能低，用來(lái)進(jìn)行預(yù)處理銅皮，如果濃度太高可能導(dǎo)致銅皮被腐蝕掉。在溶液中放入覆銅板，銅皮面向上，用刷子不斷地來(lái)回刷洗，將油垢和雜質(zhì)刷掉。由于藥水的作用會(huì)形成新的均勻的薄氧化層，這樣可以加強(qiáng)碳粉的附著性， 熱轉(zhuǎn)印時(shí)便能將更多的碳粉轉(zhuǎn)移到覆銅板上達(dá)到更高精度。最后取出覆銅板，用水清洗后用干凈柔軟的布擦干。 19 熱轉(zhuǎn)印方法 在做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作之后便可以進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印。將電熨斗溫度調(diào)節(jié)在大概 80176。到 120176。之間， 首先對(duì)覆銅板進(jìn)行 預(yù) 熱。將覆銅板放在電熨斗下，利用其產(chǎn)生的熱量使覆銅板達(dá)到一定溫度。沒(méi)有預(yù)熱時(shí)吸附碳粉能力很差，在揭紙的一刻與轉(zhuǎn)印紙爭(zhēng)奪碳粉時(shí)處于劣勢(shì)會(huì)造成部分線斷開(kāi)。 然后，就是加熱轉(zhuǎn)印。將打印好的轉(zhuǎn)印紙墨面對(duì)著銅皮置于上面，轉(zhuǎn)印紙要剪掉多余的，留少量的邊，還應(yīng)選用透明膠固定覆銅板和轉(zhuǎn)印紙的位置，防止熨斗運(yùn) 動(dòng)時(shí)發(fā)生滑動(dòng)造成斷線等問(wèn)題。將電熨斗調(diào)到棉衣檔壓在熱轉(zhuǎn)印紙上，并不?；瑒?dòng)使其受熱均勻，在棱角部分停留時(shí)間還應(yīng)稍長(zhǎng)以提高這些地方的碳粉轉(zhuǎn)移效率。一般這樣操作 3~5 分鐘即可。 最后，冷卻并揭開(kāi)熱轉(zhuǎn)印紙?？梢詫⒄麎K板放入水中令其快速冷卻，待到覆銅板達(dá)到常溫時(shí)就可揭開(kāi)緩慢熱轉(zhuǎn)印紙，完成整個(gè)熱轉(zhuǎn)印過(guò)程。 將三氯化鐵溶液 ——將三氯化鐵和水按 2:3 的比例混合均勻，倒入塑料盒，轉(zhuǎn)印成功后的覆銅板。將銅皮面向上，不斷均勻搖動(dòng)并觀察，直到腐蝕完成。腐蝕完成后的覆銅板用水清洗干凈擦干即可。用鋼絲球?qū)⒏g后的電路板表面上的碳粉擦除 ，并根據(jù) PCB 圖打孔、焊接完成電路板的制作。 制作結(jié)果 在使用熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制板、打孔、焊接以后，就完成了電路板的制作。需要立刻進(jìn)行線路的測(cè)試工作，測(cè)試時(shí)可以利用 protel DXP2020，其有一項(xiàng)功能是將有電氣連接性能的節(jié)點(diǎn)或連線突出顯示。如此就能夠更加快捷、方便的發(fā)現(xiàn)電路板上的短路、斷路等情況。在電路板上電以前還應(yīng)該用萬(wàn)用表測(cè)試電源線正負(fù)極間電阻，若只有幾十歐姆或者更小，則電路可能存在問(wèn)題需仔細(xì)檢查。 此次設(shè)計(jì)中除 VS1003B 模塊精度和焊接難度較大外，其余各個(gè)部件均完成且效果俱佳，其最終成品圖見(jiàn) 附錄一。由于 VS1003B 芯片較小各引腳間間距僅為，線寬亦不能超過(guò) ，手工制作、焊接很難實(shí)現(xiàn)，故此次設(shè)計(jì)采用市場(chǎng)上的 VS1003B 模塊。 5 總結(jié) 難點(diǎn)與創(chuàng)新 在本次設(shè)計(jì)中難點(diǎn)主要有一下幾方面： FAT32 格式的分析、單片機(jī)讀寫性能的優(yōu)化、 VS1003B 的焊接以及單面板的布線等，下面就前兩點(diǎn)做簡(jiǎn)要介紹。 FAT 格式引導(dǎo)區(qū)數(shù)據(jù)繁多且意義各不相同，從 SD 卡中讀取到數(shù)據(jù)后，需對(duì)其進(jìn)行高效的分析、運(yùn)算，并將關(guān)鍵信息存放在緩沖區(qū)或寄存器中，否則很容易導(dǎo)致程序效率低，從而影響到音樂(lè)播放效果和流暢 。此設(shè)計(jì)中采用結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用全局變量存放常用信息，使單片機(jī)不必多次對(duì)外設(shè)進(jìn)行讀寫， 20 處理速度較快且可靠性高。 工作在 SPI 模式下的 SD 卡讀寫速度有限，相對(duì) VS1003B 能夠以較高速度進(jìn)行讀寫， AVR 單片機(jī)改變 SPI 接口速度較容易，只需一個(gè)時(shí)鐘周期。單片機(jī)對(duì)不同芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)改變其速度，使各種芯片讀寫速度均達(dá)到最大以提高整機(jī)性能。 創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面： 采用 SD 卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，便于存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展。 采用驅(qū)動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)方式，有利于以后對(duì)其進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。 利用專用解碼芯片 ，降低成本并能獲得較高播放音質(zhì)。 設(shè)計(jì)中加入串口通信并實(shí)時(shí)輸出播放狀態(tài)信息，有利于日后的差錯(cuò)及維修 預(yù)留部分接口，便于以后進(jìn)行功能升級(jí)且功能可擴(kuò)展。 測(cè)試結(jié)果 在完成了制板、焊接以及程序下載后，本次設(shè)計(jì)就接近尾聲。最后需要進(jìn)行最終的效果測(cè)試。下面對(duì)測(cè)試過(guò)程及情況做簡(jiǎn)要說(shuō)明。 首先，在一張容量為 128M 的 SD 卡中存儲(chǔ)了幾首 MP WMA 格式的歌曲文件，然后插入自制的電路板中上電播放。音樂(lè)播放成功，無(wú)任何異常產(chǎn)生。 然后，進(jìn)行按鍵測(cè)試。音量加減鍵能夠正常工作，但在按下按鍵時(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)，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(cè)試時(shí)，一切正常，無(wú)任何異常。 最后，在進(jìn)行以上測(cè)試過(guò)程之中，顯示器能夠正常工作，顯示的信息也正常。串口能夠?qū)⒉シ胖械男畔⒄_傳遞給電腦顯示。 到此，基于 SD 卡的播放器測(cè)試完成，所有電路及預(yù)期功能基本完成。 前景與展望 MP3 播放器在現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)變得非常常見(jiàn)，從這個(gè)角度看， MP3 的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)不是很樂(lè)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(lè)觀，因?yàn)樵谶@方面字庫(kù)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(kù)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(kù)，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(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一種新意、一種優(yōu)勢(shì)，值得去購(gòu)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(lè)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) 21 展勢(shì)頭，擁有一定潛力可供挖掘。 參考文獻(xiàn) ： [1] CECA .Chain Electronic Components Association[OL]. ,2020 [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) ,2020:1～ 2 [3] ,2020,8 [4] MP3 [OL] . 8,2020,6 [5] 麥建邦 .百度百科 MP3 播