【正文】 .................................................................................................................... 39 附 錄 二 .......................................................................................................................................................... 45 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 1 頁(yè) 引言 在 INTERNET 廣泛普及的今天， MP3 音樂一起較小數(shù)據(jù)流量和近乎完美的播放效果已經(jīng)成為計(jì)算機(jī) 和 INTERNET 上最流行的音樂格式了。 VS1003 decoder chip 。摘要 Abstract With the rapid development of the electronics industry . The consumer electronic products have been used more often by people because of their growing demand. It’s popular to have a Multifunction portable MP3 for people with the increasingly favored by the public . A variety of multifunction MP3 after another according to the demand of consumer . They were produced with absorb the other features of the cameras , cell phones and other electronic products as much as possible. The system used the ARM CortexM3 core STM32F103VET6 as microcontroller , SD card as the storage medium , VS1003 as human interaction as the audio decoder chip , and TFT display screen equipment to make a Portable Music Player with the function that could play wav and mp3 files in this design, and some related functions . The difficulty lie in design is focused on understanding the structure of the FAT file system , how to read SD card , the process of decoding in VS103 chip, the control of humanputer interaction and the munication by master and slave. Among of these devices ,STM32F103 series integrates a lowpower, IO resources , munication interface ,small size , affordable and many other advantages . Panasonic , Toshiba , SanDisk Corporation and the United States develop together in August 1999 . SD cards are widely application and flash media , and easy to read . VS1003 is a mp3 , wav decoder chip with many function, builtin DAC and stereo output with no phase difference . TFT as a display make the humanputer interaction easier and programming more concise by integrating touch features. Key words : STM32F103VET6 。SD 卡 。其中， STM32F103 系列集成了低功耗、 IO 資源多、通信接口多、體積小、價(jià)格適中等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) ；隨著日本松下、東芝及美國(guó) SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同研制， SD 卡被廣泛應(yīng)用與閃存介質(zhì)，并易于讀取； VS1003 是一個(gè)多功能 的 mp wav 解碼芯片，自帶 DAC，具有無相位差的立體聲輸出； TFT 顯示屏 集成了觸控特點(diǎn)使得人機(jī)交互更為簡(jiǎn)便、程序編寫更為簡(jiǎn)潔。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 ARM CortexM3 內(nèi)核的 STM32F103VET6 作為微控制器、 SD 卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)、 VS1003 作為音頻解碼芯片以及 TFT 彩晶屏作為人際交互設(shè)備，設(shè)計(jì)一款可播放 mp wav 文件格式的便攜式音樂播放器，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 (論文 ) 課 題： 便攜式音樂播放器設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱： 高級(jí)研究員 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 √ 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2020 年 4 月 20 日 摘要 摘 要 隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展 ,人們對(duì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的需求越來越高 ,多功能便攜式MP3 也越來越受大眾的青睞 。根據(jù)消費(fèi)者的愛好需求，各種多功能的 MP3 層出不窮，其 盡可能的吸收照相機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品的其它功能。 本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是了解 FAT 文件系統(tǒng)的構(gòu)造、SD 卡的讀取、 VS1003 芯片的解碼過程、人機(jī)交互設(shè)備的控制操作以及各主從機(jī)之間的通訊方式 。 關(guān)鍵字： STM32F103VET6。VS1003 解碼芯片； TFT 彩晶屏；便攜式音樂播放器。 SD card 。 TFT display screen 。將 CD 格式的音樂數(shù)據(jù)壓縮成MP3 格 式，音效相差無幾，文件大小卻至少可以壓縮 12 倍（每首 PCM 格式的 CD 歌曲大約 40MB 至 50MB 數(shù)據(jù)流量）。它的記錄媒介是芯片或卡，無需轉(zhuǎn)動(dòng)部件，徹底擺脫磁盤和光碟的束縛，因而抗震性和節(jié)點(diǎn)性能更好。除了 Micronas 方案、 ST 方案、TI 軟解壓?jiǎn)涡酒桨福€有臺(tái)灣創(chuàng)品方 案、美國(guó) Sigmatel 方案等。 作為全球第一款閃存式彩屏 MP3，信利 MP301 的推出引起了 MP3 市場(chǎng)的巨大關(guān)注，除了彩屏的加入 ,MP301 還支持圖書、圖片瀏覽及 游戲功能，多功能融合，是消費(fèi)類電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。曾幾何時(shí)， MP3 和 MD 之間的斗爭(zhēng)成為業(yè)界最熱門的話題，當(dāng)時(shí) 甚至多數(shù)人都認(rèn)為 MP3 由于音質(zhì)上的原因?qū)捉oMD，但事實(shí)上， MP3 的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 MD 支持者們的預(yù)想。 抱著學(xué)習(xí)的態(tài)度，秉著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木裢瓿纱舜?音樂播放器的 設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有如下要求的便攜式音樂播放器：利用電池供電、支持 wav 和 mp3 格式、支持 U 盤 CF 卡或者 SD 卡，可選擇播放、 可 快進(jìn)快退。 2 器件 選擇和系統(tǒng)框圖 器件選擇 該系統(tǒng)要求能夠?qū)?mp wav 格式的音頻文件進(jìn)行解碼，處理起來速度是有要求的，尤其是對(duì) 320Kbps 的 MP3 格式數(shù)據(jù)流的處理，必須非常快，才能實(shí)現(xiàn) MP3 的流暢播放，可供選擇的八位機(jī)有 AVR、 PIC，可供選擇的 32 位處理器有 SAMSUNG、 STM3 ATMEL等。出于成本的考慮，外擴(kuò) RAM， FLASH 芯片必然會(huì)增加成本，所以控制芯片最好選擇自帶 RAM，F(xiàn)LASH，本次課題設(shè)計(jì)選擇使用 STM32F103VET6 作為微控制器。 SD 卡以其價(jià)格低、體積小、擴(kuò)存容易等優(yōu)勢(shì)迅速占據(jù)市場(chǎng)，使用也越來越廣泛。出于成本和使用方便等因素的考慮，本次課題設(shè)計(jì)選擇使用 SD卡作為儲(chǔ)存媒介。第一種方法在解碼高碼率的 MP3 時(shí)， ARM7 處理能力吃緊，而且 STM32 還需要外部 DAC來做音頻輸出，所以采用第二種方法進(jìn)行解碼。 人機(jī)交互設(shè)備包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 ，選擇硬件考慮到程序的調(diào)試控制，這里選擇一款 3 寸的 TFT 液晶屏，其分辨率位 240*400，工作模式為 16 位數(shù)據(jù)模式，通訊速度較快。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 3 頁(yè) 圖 21 系統(tǒng)框圖 3 硬件 電路設(shè)計(jì) 電源模塊 電源模塊是電子設(shè)備中必不可少的一部分， 它位設(shè)備提供了能量。 C31 可以防止電感效應(yīng)而產(chǎn)生自激， C33用來減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾， C32 是進(jìn)一步減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾 ，使電源輸出更加穩(wěn)定， sp 位電源開關(guān)， D1 和 D2 位電源指示燈。 STM32F103VET6 基于 ARM CortexM3 內(nèi)核設(shè)計(jì)，片上集成了豐富的數(shù)字和模擬資源，允許最高 72MHz 的工作頻率是一款性價(jià)比很高的 32 位 ARM 處理器， 其管腳封裝圖如圖 32。 圖 32 STM32F103VET6 管腳圖 微控制器電路模塊如圖 33。 電容 C1 C1 C13 和 C15 為諧振電容，有助于 系統(tǒng)時(shí)鐘和RTC 時(shí)鐘的啟振，在設(shè)計(jì)時(shí)，晶振要盡可能靠近芯片。微控制器各引腳接口描述如表 31所示。 SD 卡的物理規(guī)格、管腳功能和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議時(shí) MMC（ Multimedia Card）前向兼容的。 SD 卡由日本松下、東芝及美國(guó) SanDisk 公司 于 1998年共同開發(fā)研制。 SD 卡標(biāo)準(zhǔn)是 SD 卡協(xié)會(huì)針對(duì)可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)專利并授權(quán)的一種標(biāo)準(zhǔn)，主要用于制定卡的外形尺寸、電氣接口和通訊協(xié)議。為了獲得更大的數(shù)據(jù)傳輸速度，本次設(shè)計(jì)采用 SD 模式進(jìn)行主從機(jī)之間的通訊。電路模塊如圖 35，其中RVA0RVA4 為增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力 。 圖 35 SD 卡電路模塊 音頻解碼模塊 本次課題設(shè)計(jì)采用的解碼芯片是 VS1003， VS1003 是芬蘭 VLSI 公司生產(chǎn)的單芯片MP3/WMA 音頻解碼芯片，其擁有一個(gè)高性能、低功耗的 DSP 處理器核 VSDSP,5KB 的指令 RAM， 的數(shù)據(jù) RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口， 4 個(gè)通用的 I/O 口， 1個(gè) UART 口， 1 個(gè)可變采樣率的 DAC， 1 個(gè)立體聲 DAC 以及音頻耳機(jī)放大器。 圖 36 VS1003 內(nèi)部結(jié)構(gòu)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 7 頁(yè) VS1003 通過一個(gè)串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。 通過串行總線控制解碼器。其內(nèi)部 部分 引腳功能如表 33。具體設(shè)計(jì)電路如圖 37 所示。 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。芯片內(nèi)采用 MOS 管輸出，可直接推動(dòng)低桂林電子科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 8 頁(yè) 阻抗耳機(jī)。在低供電電壓條件下，性能比一般的運(yùn)放要好。 其引腳配置與功能方框圖如圖 38。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 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 為原來的兩 倍，輸出至耳機(jī)接口。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茧妷骸? 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。