【正文】 6 sbit CRCET=MP3CON^5 sbit MSKANC=MP3CON^4 sbit MSKREQ=MP3CON^3 sbit MSKLAY=MP3CON^2 sbit MSKSYN=MP3CON^1 sbit MSKCRC=MP3CON^0 //MP2STA1 寄存器內(nèi)部位定義 sbit MPFREQ=MP3STA1^4 sbit MPFREQ=MP3STA1^3 Mp3_Reg_Init()。在此表示衷心的感謝！導(dǎo)師給予我的不僅僅有知識(shí)上、學(xué)術(shù)上的幫助，更有方法上、思想上的，這些將使我受益終生。 導(dǎo)師在學(xué)術(shù)上孜孜不倦、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，在我的學(xué)習(xí)過程中，這種精神時(shí)刻影響和激勵(lì)著 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 20 我。 在我論文寫作期間的工作自始自終都是在指導(dǎo)老師 張慶思 全面、具體地指導(dǎo)下進(jìn)行的，大到文章的選題謀篇、布局結(jié)構(gòu)，小到文章的詞語搭配、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。我以后還要在 MP3 播放器方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。 由于本人能力和時(shí)間的限制，我只是對(duì) MP3 播放器的硬件方面做了一些初步的研究。 以基于 AT89C51SND1 芯片的 MP3 播放器為例，實(shí)現(xiàn)一個(gè) MP3 播放器的功能。 本文主要成果和結(jié)論如下： MP3 模式配置 編程音頻時(shí)鐘 配置接口 HLR=X DSIZ=X POL=X SRC=0 JUST4:0= XXXXXb 啟動(dòng) DAC 時(shí)鐘 AUDEN=1 等待 DAC 設(shè)置 等待數(shù)據(jù) DRQEN=1 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 19 以 MP3 播放器的原理及其系統(tǒng)構(gòu)成為基礎(chǔ)，對(duì)各種便攜式 MP3 播放器的方案進(jìn)行了總結(jié)和分析，包括： 分離芯片的 MP3 播放器方案、基于集成 MP3 功能單片機(jī)的 MP3 播放器方案、基于定制 ASIC 電路的 MP3播放器方案及以 FPGA 實(shí)現(xiàn) MP3 播放器的方案。本文討論便攜式 MP3 播放器的結(jié)構(gòu)、多種存儲(chǔ)器類型、各種通信接口及其擴(kuò)展功能。 圖 給出了音頻系統(tǒng)工作流程圖，程序的編寫可以參照 這個(gè)流程 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 18 圖 音頻配置流程 結(jié) 論 由于 MP3 的普及， MP3 受到越來越多的重視。 音頻控制 部分 在音頻處理部分中有以下函數(shù)： Audio_Reg_ Init（）：這是 MP3 音頻部分的初始化函數(shù)，用于初始化音頻控制器的寄存器控制信號(hào)； Audio_ Clk_Set（）：用于設(shè)置音頻部分的時(shí)鐘信號(hào)，在下面的例子中假設(shè)外部提供的 PLL 時(shí)鐘是 24M； Audio_ Data_ Input（）：根據(jù)外部的啟動(dòng)信號(hào)來控制對(duì)數(shù)據(jù)的獲取和音頻信號(hào)的輸出。 MP3_Int_Del（），這是中斷處理函數(shù)，在進(jìn)入處理過程后再根據(jù)相應(yīng)位的狀態(tài)來判斷引起中斷的原因，進(jìn)行相應(yīng)的處理。 MP3_AncData_Contr（），對(duì) MP3 文件中的附加數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在本系統(tǒng)中無處理。 MP3_Audio_Contr（），根據(jù)人機(jī)接口提供的相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì) MP3 解碼器中的音量、聲道和音效進(jìn)行控制。 MP3_Clk_Contr（），這是 MP3 解碼器的時(shí)鐘控制函數(shù)，根據(jù) MPVER 和 MPFS1： 0的獲取 MPEG 的標(biāo)準(zhǔn)類型和采樣率，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)類型和采樣率對(duì)解碼是時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置。 MP3_Error_Del（），這是一個(gè)錯(cuò)誤處理函數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)層錯(cuò)誤、同步錯(cuò)誤和 CRC 校驗(yàn)錯(cuò)誤中任意一種的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候需要重新往緩存中裝載數(shù)據(jù)。本函數(shù)通過查詢 MPREQ、 MPFREQ 和 MPBREQ 的狀態(tài)來決定是否給緩存中送入數(shù)據(jù)。 MP3_Data_Input（），把數(shù)據(jù)送入到 MP3 解碼緩存中去，需要送入 1024 字節(jié)，當(dāng)緩存中需要數(shù)據(jù)的時(shí)候，位于 MP3STA寄存器中的 MPREQ 被置位，在對(duì) MP3STA 進(jìn)行讀操作之后被清除。 MP3_Reg_Init（）， MP3 寄存器初始化函數(shù)，對(duì) MP3 的各個(gè)寄存器進(jìn)行初始化，主要是 MP3CON 寄存器中間的中斷控制位的設(shè)置。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 16 圖 MP3 解碼流程 MP3 播放器的主要程序代碼分析 以下將要介紹關(guān)于 MP3 解碼部分的部分代碼。 該解碼器也可以調(diào)節(jié)聲音的高音（ 3300kHz 以上）、中音（ 750～ 3300kHz）、低音（低于 750kHz），同樣有 32 級(jí)別調(diào)節(jié)。 當(dāng)對(duì) MP3 數(shù)據(jù)幀頭進(jìn)行解碼之后就可以得到 MP3 的版本號(hào)，在 MPEG I 中，最小的 MP3時(shí) 鐘為 21MHz，而在 MPEG II 中為 。每當(dāng) MP3解碼器需要 MP3 數(shù)據(jù)時(shí)候，其設(shè)置 MP3STA 和 MP3STA1 寄存器中相應(yīng)的 MPREQ、 MPFREQ 和MPBREQ 標(biāo)志位。 MP3 解碼器要在一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀到達(dá)輸入緩存中之后才開始解碼操作。 （ 10） MP3 高音控制寄存器 MP3TRE（ MP3 Volume Treble Control Register）。 （ 8） MP3 重音控制寄存器 MP3BAS（ MP3 Volume Bass Control Register）。 （ 6） MP3 左聲道控制寄存器 MP3VOL（ MP3 Volume Left Control Register）。 （ 4） MP3 狀態(tài)寄存器 1 MP3STA1（ MP3 State Resigter1）。 （ 2） MP3 解碼狀態(tài)寄存器 MP3STA（ MP3 Decoder Status Register）。 MSC51 核和 MP3 的解碼器接口是通過 11 個(gè)特殊功能寄存器來實(shí)現(xiàn)的。 AT89C51SND1C能夠?qū)崟r(shí)解碼 MPEG I 第三層音頻流到 PCM 音頻流，同時(shí)也支持MEPG II 中提出的附加頻率。舉一個(gè)例子， 3 分鐘的 CD 音頻（ 16 位 PCM編碼， ）數(shù)據(jù)需要的存儲(chǔ)容量大概是 32MB，而對(duì)應(yīng) 的壓縮 MPEG I 第三 層壓 縮率的數(shù)據(jù)僅僅需要 。 MPEG I標(biāo)準(zhǔn)僅僅支持 48Hz、 以及 32Hz的采樣頻率。系統(tǒng)自動(dòng)將這些命令都轉(zhuǎn)換成 READ 或 WRITE 兩種命令，通過 USB的 READ 或 WRITE 命令塊描述符來從 Flash 中相應(yīng)扇區(qū)讀取數(shù)據(jù)，或是將特定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)寫入 Flash 相應(yīng)簇中。 當(dāng) Host 發(fā)出 READ 命令后， Flash 讀 /寫操作即告開始， Host 首先讀取 MBR，得到有關(guān)存儲(chǔ)介質(zhì)的信息，諸如扇區(qū)長(zhǎng)度、每簇扇區(qū)數(shù)以及總扇區(qū)數(shù)等內(nèi)容，以便知道此盤有多大。根據(jù)我們定義的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換公式為： Flash 的 Block=Logical Block Address/0x20 Flash 的 Page=Logical Block Address/0x20 因此簇和扇區(qū)的概 念只是在 BPB 中給出存儲(chǔ)介質(zhì)信息的時(shí)候告之系統(tǒng)就可以了，我們 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 14 只要做好 LBA 與物理地址間的轉(zhuǎn)換即可。 FAT 分配空間的時(shí)候，是按簇來分配的，但是其給出的地址卻是 LBA（ Logical Block Address），即它只給出一個(gè)扇區(qū)號(hào)，比如對(duì)此 Flash 而言，若給出 LBA 為 0x40，代表簇 1的扇區(qū) 1。 2 、 Flash 存儲(chǔ)部分 對(duì) Flash 的讀 /寫操作的相關(guān)知識(shí)在本小節(jié)中僅僅對(duì) FAT 文件系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地介紹。 （ 2） Flash 存儲(chǔ)芯片 MP3 系統(tǒng)仍然選擇了前面 USB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用的 Flash 芯片 K9F2808U0A， Flash 芯片 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 13 的電路，如 圖 所示。 U盤初始化狀態(tài)：上電后，當(dāng)系統(tǒng)功能撥碼開關(guān)位于左邊時(shí)，數(shù)碼管顯示 U 字，等待和 PC進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。 按鍵 4（ MP3 開始鍵）：當(dāng)處于 MP3 系統(tǒng)初始化狀態(tài)時(shí)候，按一下開始播放歌曲，指示燈 3 開始閃爍；如果沒有歌曲可供播放，則沒有作用。 按鍵 2（ MP3 歌曲選擇鍵）：每按一次，歌曲序號(hào)自動(dòng)向上加 1，馬上從該首進(jìn)行播放，當(dāng)?shù)阶詈笠皇讜r(shí)候從第一首開始計(jì)數(shù)。 指示燈 4（ MP3 指示燈）：當(dāng)執(zhí)行 MP3 功能時(shí)候，等待播放的時(shí)候該燈亮，播放時(shí)候該燈閃爍。 指示燈 2（供電指示燈 2）：當(dāng) ～ 3V供電正常時(shí)候，供電指示燈 2 亮。 撥碼開關(guān) 4（ ISP 選擇）：當(dāng)撥碼位于左邊時(shí)候， AT89C51SND1 的 ISP 引腳為低電平，允許進(jìn)行 ISP 編程，否則接到高電平，不允許進(jìn)行 ISP 編程。當(dāng)撥碼位于左邊時(shí)，執(zhí)行 U盤功能，系統(tǒng)上電之后處于 U 盤初始化狀態(tài)；當(dāng)撥碼位于右邊時(shí)候，執(zhí)行 MP3 功能，系統(tǒng)上電之后處于 MP3 初始化狀態(tài)。（這個(gè)控制開關(guān)的設(shè)置是為了方便調(diào)試，否則可以把這個(gè)控制開關(guān)和撥碼開關(guān)合二為一）。 以下給出各個(gè)人機(jī)接口的功能定義。鍵盤輸入提供給用戶選 擇功能的能力、 LED 顯示系統(tǒng)現(xiàn)在的工作狀態(tài)，如前面章節(jié)中提到，串行接口可以方便開發(fā)過程中的調(diào)試，通過串行調(diào)試助手等工具，把系統(tǒng)運(yùn)行情況反饋到 PC 機(jī)的屏幕。 CS4330 的模擬濾波器是一個(gè)開關(guān)電容濾波器，而且該濾波器的頻率決定于時(shí)鐘頻率以及采樣頻率。在 ～ 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 11 ，輸出電壓將是 ，但是這種情況必須要盡量避免，因?yàn)檫@種情況將帶來極大的功耗損失?！?SMART 類似電路”在進(jìn)入初始化的時(shí)候或者跳出掉點(diǎn)模式的時(shí)候?qū)⒆詣?dòng)的選擇電壓。在有時(shí)鐘輸入的時(shí)候， CS4330 最好不要進(jìn)行上電操作。當(dāng) MCLK和 LRCK 恢復(fù)后初始化順序馬上進(jìn)行。這個(gè)過程需要大約 1ms， 1024 個(gè) LRCK 時(shí)鐘周期。隨即根據(jù)供給內(nèi)部的電壓參考，決定是 5V或者3V 電壓模式。一直到 MCLK和 LRCK 提供， CS4330 都會(huì)保持在掉電模式。 初始化和掉電模式 CS4330 進(jìn)入掉電模式?jīng)Q定于初始化上電。 CS4330 內(nèi)部的分頻器在初始化的時(shí)候自動(dòng)把時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)化為需要的時(shí)鐘信號(hào)。左右輸入時(shí)鐘 LRCK 決定了左右聲道，而在串行輸入時(shí)鐘 SCLK 的驅(qū)動(dòng)下數(shù)據(jù)被送入 CS4330 的數(shù)據(jù)緩存中，而主時(shí)鐘決定了數(shù)據(jù)濾波器的使用。 CS4330 能夠兼容 48kHz、 和32kHz 的音流頻。音頻部分：音頻部分是整個(gè)系統(tǒng)中最為重要的一個(gè)部分，在把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)的過程中，容易產(chǎn)生噪聲，這個(gè)關(guān)系到 MP3 播放器的聲音效果的好壞。需要注意的是，由于在系統(tǒng)中有 MP3 和 USB 傳輸?shù)认鄬?duì)來說是高頻的信號(hào)，為了避免噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，尤其是對(duì)音頻輸出信號(hào)的影響，所以在 AT89C51SND1C 的正負(fù)電源之間需要加上一個(gè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 9 RC 濾波電路以消除電路中的噪聲，而且對(duì)于 AVDD 和 UVDD 兩個(gè)模擬電壓和數(shù)字電源而言，兩者需要在數(shù)字地和模擬地處單點(diǎn)通過一個(gè)磁珠相連接，以避免數(shù)字 電源和模擬電源之間的影響，在系統(tǒng)中 A3V是模擬電源， 3V是數(shù)字電源。 圖 MAX856 外圍電路 圖 是利用 MAX856 進(jìn)行升壓的電路圖，通過 MAX856 把干電池的 電壓轉(zhuǎn)化為供系統(tǒng)使用的 3V 電壓。如圖 所示，從 USB 接口出來的 5V電源通過 AS1117 芯片被轉(zhuǎn)化 為 3V 電源，給整個(gè)系統(tǒng)供電。電源部分：整個(gè)系統(tǒng)采用 3V 電源供電，系統(tǒng)電源可以取自 USB 接口，也可來自干電池，所以系統(tǒng)電源由兩個(gè)部分組成，一個(gè)部分提供從 USB 接口的 5 到 3V的 DCDC 降壓轉(zhuǎn)化；另外一個(gè)部分提供從 干電池到 3V 的 DCDC 升壓轉(zhuǎn)化。電路圖見附