【正文】 //文件屬性 unsigned char deLowerCase。 超過 8 位截短，取文件的前六為 字符加上 ~1同名數(shù)值遞增。 目錄項的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 根目錄在文件系統(tǒng)建立時已被創(chuàng)建，其目的就是存儲目錄或文件的目錄項。 //擴(kuò)展引導(dǎo)標(biāo)志 unsigned char BS_VolID[4]。 //通常為 6 unsigned char BPB_Reserved[12]。 //標(biāo)記 unsigned char BPB_FSVer[2]。 //磁頭數(shù) unsigned char BPB_HiddSec[4]。 //扇區(qū)總數(shù) (小于 32MB 時使 用此處，大于 32MB 使用 Totsec32 處存放 ) unsigned char BPB_Media[1]。 //每簇扇區(qū)數(shù) unsigned char BPB_RsvdSecCnt[2]。 分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 引導(dǎo)扇區(qū)是 FAT32 文件系統(tǒng)的第一個扇區(qū)，也稱為 DBR 扇區(qū)，它包含這樣一些文件系統(tǒng)的基本信息： 【 1】 每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 【 2】 每簇扇區(qū)數(shù) 【 3】 保留扇區(qū)數(shù) 【 4】 FAT 表個數(shù) 【 5】 文件系統(tǒng)大小 (扇區(qū)數(shù) ) 【 6】 每個 FAT 表大小 (扇區(qū)數(shù) ) 【 7】 根目錄起始簇號 電子信息工程系畢業(yè)論文 24 【 8】 其他一些附加信息 在單片機(jī)定義程序如下： struct FAT32_BPB //結(jié)構(gòu)體 :引導(dǎo)扇區(qū) (DBR) { unsigned char BS_jmpBoot[3]。 //MBR 的引導(dǎo)程序 struct PartRecord Part[4]。 //結(jié)束柱面與扇區(qū) unsigned char StartLBA[4]。 //分區(qū)的開始頭 unsigned char StartCylSect[2]。給單片機(jī)系統(tǒng)中的大容量存儲器 (如 SD 儲存卡、 CF 卡、硬盤等 )配以 FAT32 文件系統(tǒng)，將是非常有意義的。對于子目錄項，其 12 為零；已刪除目錄項的首字節(jié)值為 E5H。 2425 字節(jié) 16 位二進(jìn)制的文件最新修改日期，定義同 (6)。 1617 字節(jié) 16 位二進(jìn)制的文件建立日期，其中的高 7 位為相對于 1980年的年份值，次 4 位為月份，后 5 位為月內(nèi)日期。 810 字節(jié) 文件擴(kuò)展名。因為根目錄已改為根目錄文件，采用與子目錄文件相同的管理方式，一般情況下從第二簇開始使用，大小視需要增加，因此根目錄下的文件數(shù)目不再受最多 512 的限制。 （四） FAT32 系統(tǒng)一簇對應(yīng) 8 個邏輯相鄰的扇區(qū)，理論上，這種用法所能管理的邏輯盤容量上限為 16TB(16384GB)，容量大于 16TB 時，可以用一簇對應(yīng)16 個扇區(qū)，依此類推。之后還留有若干保留扇區(qū)。在一邏輯盤 (硬盤的一分區(qū) )超過 512 兆字節(jié)時使用這種格式，會更高效地存儲數(shù)據(jù)，減少硬盤空間的浪費，一般還會使程序運行加快，使用的計算機(jī)系統(tǒng)資源更少，因此是使用大容量硬盤存儲文件的極有效的系統(tǒng)。發(fā)送完數(shù)據(jù)后可以連續(xù)讀 SD 儲存卡， 如果讀回的數(shù)據(jù)的低五位是 00101表明寫入的 512個字節(jié)的數(shù)據(jù)被 SD儲存卡 所接收 ，整個過程如圖中 58 部分。 寫扇區(qū)操作可以分成三部分 ， 第一是寫命令 CMD24，時序與前面的讀扇區(qū)相同。操作結(jié)束，拉高 CS 位，并發(fā)送 8 個時鐘信號。讀扇區(qū)命令為 CMD17，由 0x51， 32 位讀地址， 0xFF 組成。對 CSD 操作的時序見圖 34。每一個卡都有唯一的標(biāo)識碼。初始化命令為 CMD1，由 0x41， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00， 0xFF 組成。在初始化成功后，應(yīng)盡量提高 SPI 的速率。 其中 Class1， Class3， Class9： SPI 模式不支持。 CMD30：對地址寫保護(hù)位。 CMD33：設(shè)置擦除塊的終止地址。 Class4：寫卡命令集 CMD24：寫單塊。 CMD13：讀 Card_Status 寄存器。 電子信息工程系畢業(yè)論文 17 CMD1：讀 OCR 寄存器。 SPI 模式的優(yōu)點就是簡化主機(jī)的設(shè)計。 DAT0～ 3：數(shù)據(jù)可以從卡傳向主機(jī)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸。命令可以以單機(jī)尋址 (尋址命令 )或呼叫所有卡 (廣播命令 )方式發(fā)送。頻率可在 0～ 25MHz 之間變化?；旌偷?SD 儲存卡連接方式也適合于主機(jī)，在混和連接中 Vcc， Vss 和 CLK 的信號連接可以通用，但是命令、回復(fù)、和數(shù)據(jù) (DAT0～ 3)這幾根線，各個 SD 儲存卡必須從主機(jī)分開。 SPI模式允許簡單通用的 SPI 通道接口，這種模式相對于 SD 模式的不足之處是喪失了速度。 SD 儲存卡 由 6 線接口控制，包括： CMD， CLK， DAT0DAT3，在 多 SD 儲存卡 垛疊中為了標(biāo)識 SD 儲存卡 ， 使用 卡標(biāo)識寄存器 (CID)和相應(yīng)地址寄存器 (RCA)。 SD 存儲卡硬件結(jié)構(gòu)與接口模式 SD 儲存卡有 9 個引腳，引腳的排序和卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示，引腳的功電子信息工程系畢業(yè)論文 15 能與模式見表 31。最重要的一點就是 MMC 卡也能和 SD 儲存卡相兼容，這也正是 SD 儲存卡迅速走紅的原因之一。其投影面積與 MMC 卡相同，只是略微厚 一點，為 ，但是 SD 儲存卡的容量大得多，且讀寫速度也 MMC 卡快 4 倍。 2020 年，這幾家公司發(fā)起成立了 SD 協(xié)會 (Secure Digital Association 簡稱 SDA)，陣容強(qiáng)大，吸引了大量廠商參加。大小猶如一張郵票的 SD 記憶卡，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。要使 VS1003 工作必須在 1 18 腳接晶振電路； 3腳 (異步復(fù)位端 )接上電復(fù)位電路； 8 腳 (數(shù)據(jù)請求 )需要與控制器連接； 334 腳 (通用 I/O 口 )這里沒有用到下拉 100K 電阻； 13 腳 (數(shù)據(jù)片選 /字節(jié)同步 )需要與控制器連接； 23 腳 (片選信號 )需要與控制器連接； 26 腳 (UART 接收口 )本設(shè)計不用但需要接 IOVDD； 28 腳 (串行時鐘 )需要與控制器連接； 29 腳 (串行輸入 )需要與控制器連接； 30 腳 (串行輸出 )上拉 10K 電阻； 32 腳測試用接 IOVDD； 39腳 (右聲道輸出 )接到耳機(jī)的右聲道輸出； 42(公共緩存地 )用 于耳機(jī)接地； 46(左聲道輸出 )接到耳機(jī)左聲道輸出，上述的與單片機(jī)連接的引腳通過插排引出。而對于圖 25 所示的 2 個相鄰的 SDI 字節(jié)傳輸過程，由于傳輸?shù)闹皇?SDI數(shù)據(jù)，完全沒有必要采取 DREQ 的中斷。寫指令代碼之后也是一個 8 bit 的地址字節(jié)，只不過該地址是用來存放將要傳輸來的 SPI 數(shù)據(jù)的。最后 VS1003 的 DREQ 管腳上的信號會因為 VS1003 的處理而有短暫的拉低，很快會自動變?yōu)楦唠娖揭杂酉乱粋€ SCI 指令。讀指令代碼之后緊跟一個 8bit的地址字節(jié)。它本身只是一個片選和使能的功能。 SDI 傳輸是指 VS1003 基于 SPI 協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，完全是音頻流數(shù)據(jù)， VS1003在接收 SDI數(shù)據(jù)的同時完成片內(nèi)的音頻解碼數(shù)據(jù)處理任務(wù)，以 2B為單位進(jìn)行 SDI數(shù)據(jù)的傳輸和處理，每傳輸完 2B 的二進(jìn)制音頻數(shù)據(jù)， VS1003 就在數(shù)據(jù)請求返回管腳上設(shè)置一個低電平。對于主機(jī)則必須時刻依據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)答調(diào)整 SPI傳輸時序。數(shù)據(jù)應(yīng)答是衡量 SPI 數(shù)據(jù)是否被從機(jī)正確接收和從機(jī)是否準(zhǔn)備接收下一批 SPI 數(shù) 據(jù)的重要標(biāo)識信號。該命令傳輸也是基于 SPI 協(xié)議，但具體協(xié)議內(nèi)容因命令的不同而不同。 VS1003 通過串行命令接口 (SCI)和串行數(shù)據(jù)接口 (SDI)來接收 STC12C5A60S2的控制命令和 MP3 的數(shù)據(jù)；通過 xCS、 xDCS 引腳的置 高 /低來確認(rèn)是哪一個接口處于傳送狀態(tài)。 ，則SCI_VOL=(4X256)+7=0x0407。設(shè)置值為最大竟是的衰減倍數(shù)，步進(jìn)值為 ，范圍為 0 到 255。寫該寄存器半直接改變采樣率。 bit10~bit0:SC_FREQ 當(dāng) XTALI 輸入的時鐘不是 時才需要設(shè)置該位段，其默認(rèn)值為 0，即 VS1003 默認(rèn)使用的是 的輸入時鐘。例如， SCI_BASS=0x7a00，即 10kHz 以上的音頻信號進(jìn)行 的增強(qiáng)。當(dāng) SB_AMPLITUDE(bit:7~4)不為零時，重音增強(qiáng)器將使能。 bit14:SM_LINE_IN 錄音輸入選擇。同時置位 SM_ADPCM 和 SM_RESET將使能 VS1003 的 IMA ADPCM 錄音功能。 VS1003 在啟動后默認(rèn)進(jìn)入該模式。 bit10:SM_SDISHARE。 bit8:SM_DACT。 bit6:SM_STREAM。 bit4:SM_PDOWN。軟復(fù)位之后該位會自動清零。當(dāng) SM_DIFF 置位時， VS1003 將左聲道反相輸出，立體聲輸入將產(chǎn)生環(huán)繞效果，對于單聲道輸入將產(chǎn)生差分 (反相 )左 /右聲道信號。 下面將 VS1003 所用寄存器逐一進(jìn)行詳細(xì)介紹： 電子信息工程系畢業(yè)論文 7 在 SCI 寄存器中 SCI_MODE 用于控制 VS1003 的操作，其缺省值為 0x0800。 VS1003 共有 16 個 16 位的寄存器，地址分別為 0X0~0XF?除了模式寄存器 (MODE， 0X0)和狀態(tài)寄存器 (STATUS， 0X1)在復(fù)位后的初始值分別為 0X800 和 OX3C 外，其余的寄存器在 VS1003 初始化后的值均為 0。 VS1003所用到的管腳的名稱、類型、功能詳見表 21。通過串行總線控制解碼器。串行的控制和數(shù)據(jù)接口， 4 個常規(guī)用途的 I/O 口，一個 UART，也有一個高品質(zhì)可變采樣率的 ADC和立體聲 DAC，還有一個耳機(jī)放大器和地線緩沖器。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S，即 25 萬次 /秒 )，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。本文的目的就在于以 STC12C5A60S2單片機(jī)與 VS1003解碼器為載體深入的研究和學(xué)習(xí)MP3 的播放原理。 研究內(nèi)容 在發(fā)展中最主要的芯片是存儲和解碼芯片，隨著儲存技術(shù)的發(fā)展如今的儲存芯片價格公道，儲存能力強(qiáng)；至于解碼芯片，在許多 MP3 評測中都有提到，它不僅決定了音頻處理的速度，也確定了 MP3 的特別 音效 功能，包括多重 EQ、 3D音效。而且，目前通過網(wǎng)絡(luò)點播提供各種音頻服務(wù) (Audio On Demand)已成了熱門話題。 Fraunhofer IIS 為了推廣 MP3，率先對 Winplay 3 進(jìn)行推廣，從而為 MP3 的推廣奠定了基礎(chǔ)。根據(jù) MPEG 規(guī)范的說法， MPEG4中的 AAC(Advanced audio coding)將是 MP3 格式 的下一代。用 MP3 形式存儲的音樂就叫作 MP3 音樂，能播放 MP3 音樂的機(jī)器就叫作 MP3 播放器。 MP3 背景 MP3 是一種音頻壓縮技術(shù)，其全稱是動態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III)，簡稱為 MP3。如 CD 格式的音樂數(shù)據(jù)壓縮成 MP3 格式，音效相差無己，但大小至少可壓縮 12 倍。在此研究基于 STC12C5A60S2 處理器的 SPI 接口，以實現(xiàn) VS1003 的驅(qū)動。電子信息工程系畢業(yè)論文 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 課題： 基于 STC12C5A60S2 與 VS1003 音頻播放器的研究 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué)生姓名 倪松鵬 班 級 10 應(yīng) 用 電 子 1 班 學(xué) 號 1 0 030113 指導(dǎo)教師 何諧 完成日期 2020 年 12 月 14 日 電子信息工程系畢業(yè)論文 I 摘 要 隨著電子消費產(chǎn)品的快速發(fā)展，音頻播放器在各種場合的需求也日益增長，隨之而呈現(xiàn)的音頻播放器的設(shè)計方案也越來越多，其中主要的設(shè)計方案有 3 種：自身集成有解碼模塊的 MCU 專用芯片、 DSP 軟件解碼和主控 MCU 上一 個專用的解碼芯片。以 STC12C5A60S2 作為核心控制器，結(jié)合 VS1003音頻 解碼器，設(shè)計了一種帶 SD 儲存卡的 MP3 播放器，在軟件設(shè)計上，使用 FAT32文件系統(tǒng)對文件進(jìn)行管理，可以使播放歌曲在 MP3 播放器與個人計算機(jī)之間共享。由于 MP3 音樂的較小數(shù)據(jù)量和近乎完美的播放效果使其在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。它被設(shè)計用來大幅度地降低音頻數(shù)據(jù)量。 MP3 是利用人耳對高頻聲音信號不 敏感 的特性，將時域波形 信號 轉(zhuǎn)換成域信號，并劃分成多個 頻段 ，對不同的頻段使用不同的 壓縮率 ，對高頻加大 壓縮比 (甚至忽略信號 )對低頻信號使用小壓縮比，保證信號不失真。 MP3 還分為耳機(jī)MP3 和外放 MP3 兩大類，傳統(tǒng) MP3 需要帶耳機(jī)才有很好的音質(zhì)，但是對人們的耳膜有所傷害，新型的 MP3 主要方向是外放 MP3，對