【正文】 以使用計(jì)算機(jī)軟件，還可以通過數(shù)字隨身聽來欣賞音樂。由于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求及成本因素決定了嵌入式系統(tǒng)在系統(tǒng)資源 , 包括硬件資源和軟件資源方面都是非常精簡(jiǎn)和高效的 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義 MP3 全稱是 MPEG Layer 3， 狹義的講就是以 MPEG Layer 3 標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的一種音頻文件格式。將 CD 格式的音樂數(shù)據(jù)壓縮成 MP3 格式，音 效相差無幾（除非你有很好的音響和鑒賞力），文件大小至少可以壓縮12 倍（每首 PCM 格式的 CD 歌曲大約 40~50MB 數(shù)據(jù)量）。它的記錄媒介是芯片或卡，無需轉(zhuǎn)動(dòng)部件，徹底擺脫了磁帶和光碟的張 藍(lán)凱 基于 STM32 的 MP3 播放器設(shè)計(jì) 2 束縛，因而，抗震和節(jié)電性能更好。除了 Micronas方案 (MAS3507+DAC3550)、 ST方案 (ST92163+STA013/015)、 Crystal 軟解壓?jiǎn)涡酒桨?EP7209， EP7212)、 TI 軟解壓?jiǎn)涡酒桨?(TMS320C5409)，還有臺(tái)灣創(chuàng)品方案 (T33510，T33520)、美國(guó) SigmaTel 方案 (STMP3400)和 TI 的 DA250 解決方案。 2 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 本論文是基于 STM32 的 MP3 播放器的設(shè)計(jì)，論文中 將涉及到： STM32 的學(xué)習(xí)和嵌入式原理的應(yīng)用， MP3 解碼的實(shí)現(xiàn)原理及其解碼芯片的應(yīng)用指南， SD 卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其各種文件系統(tǒng)的區(qū)別， TFT 觸摸屏的操作及簡(jiǎn)單 GUI 在 TFT上的實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)方案對(duì)比 控制 器 方案 方案一： 此方案采用 89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制 算法和邏輯控制。如果系統(tǒng)增加語(yǔ)音播放功能，還需外接語(yǔ)音芯片，對(duì)外圍電路來說，比較復(fù)雜，且軟件實(shí)現(xiàn)也較麻煩。 方案二 :此方案采用 SPCE061A 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)內(nèi)置 8 路 ADC， 2 路 DAC，且集成開發(fā)環(huán)境中，配有很多語(yǔ)音播放函數(shù)，用 SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放相對(duì)方便。 方案三：此方案采用 STM32F103VCT6 實(shí)現(xiàn)，它使用高性能的 ARM CortexM3 32 位的 RISC 內(nèi)核，工作頻率為 72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器 (高達(dá) 128K字節(jié)的閃存和 20K 字節(jié)的 SRAM)，豐富的增強(qiáng)型 I/O 端口以及包含 2 個(gè) 12 位的 ADC、 3個(gè)通用 16 位定時(shí)器和一個(gè) PWM 定時(shí)器。 32 位的處理器使得控制更加穩(wěn)定、迅速，窗口型看門狗，使得程序運(yùn)行更加高效。 基于 STM32 的高性能，低功耗，方便調(diào)試等特性，故選擇方案三。 節(jié)約了硬件成本，但代碼復(fù)雜，編程難度較高，工作量極大，而且對(duì)控制器的 處理速度和資源要求都 比較高。它使用高性能的 VS1003 MP3 解碼芯片，功能強(qiáng)大而且價(jià)格便宜， VS1003 支持 MP WAV、 WMA、 MIDI 等諸多音頻格式，音質(zhì)可與市場(chǎng)上中檔 MP3 播放器相媲美。 LCD1602 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，它可以顯示簡(jiǎn)單的中英文字符，功能和設(shè)計(jì)的成本都比較低！ 方案二 ： 此方 案采用 LCD12864,它既可以顯示中英文字符，也可以顯示圖片。 方案三： 此方案采用 TFT 液晶模塊，它既可以顯示彩色數(shù)字、中英文字符和圖案，還可以加上觸摸屏模塊，實(shí)現(xiàn) GUI 用戶圖形交互實(shí)時(shí)控制！ 基于 TFT 液晶的強(qiáng)大功能，故選擇方案三。但是，相比于 51,AVR, SPCE061A 等單片機(jī)，雖然 STM32 有著很大的內(nèi)部 ROM 容量，但還是不能完整的保存一首 MP3 歌曲。 方案三： 此方案采用 SD 卡來儲(chǔ)存 MP3 文件。 根據(jù)本人的實(shí)際情況，故采用了方案三。將要解決 SD 卡的讀取及使用 FATFS 系統(tǒng)對(duì) SD 卡的操作、 TFT液晶的控制及觸摸屏原理、還有 圖形用戶界面 GUI 的實(shí)現(xiàn)等問題。 基本設(shè)計(jì)流程是使用 STM32 系列微控制器，采用 FATFS 文件系統(tǒng)方式讀取 SD 卡中的 MP3 文件，并控制 MP3 解碼芯片對(duì) MP3 文件進(jìn)行解碼 播放，并 在 TFT 液晶上顯示實(shí)時(shí)播放 情況 。 CortexM3 是 ARM 公司最新推出的基于 ARMv7 體系架構(gòu)的處理器核，具有高性能、低成本、低功耗的特點(diǎn)，專門 為嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)。 Thumb2 技術(shù)比純 ARM代碼少使用 31%的內(nèi)存，減小了系統(tǒng)開銷，同時(shí)能夠提供比 Thumb 技術(shù)高出 38%的性能。 NVIC 是 CortexM3 處理器的一個(gè)緊耦合部分，可以配置 1~240 STM32F103VCT6 TFT 觸摸屏 SD 卡 VS1003 音頻解碼 外擴(kuò) FLASH 串口 通信 賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 個(gè)帶有 256 個(gè)優(yōu)先 級(jí)、 8級(jí)搶占優(yōu)先權(quán)的物理中斷，為處理器提供出色的異常處理能力。 CortexM3 異常處理過程中由硬件自動(dòng)保存和恢復(fù)處理器狀態(tài)，進(jìn)一步縮短了中斷響應(yīng)時(shí)間，降低了軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 DAP 端口可以作為串行線調(diào)試端口（ SWDP）或串行 JTAG 調(diào)試端口（ SWJDP，允許 JTAG 或 SW協(xié)議）使用。此外 CortexM3 還具備高度集成化的特點(diǎn)，大大減小了芯片面積，內(nèi)部集成了許多緊耦合系統(tǒng)外設(shè)，合理利用了芯片空間，使系統(tǒng)滿足下一代產(chǎn)品的控制需求。它包含一個(gè)高性能，自主產(chǎn)權(quán)的低功耗 DSP 處理器核 VS_DSP4，工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為用戶應(yīng)用提供 5KB 的指令 RAM 和 的數(shù)據(jù) RAM。 其具體特性如下： （ 1） 能解碼 MPEG 1 和 MPEG2 音頻層 III（ CBR+VBR+ABR）； WMA ； WAV(PCM+IMAADPCM)。 （ 2） 對(duì)話筒輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行 IMAADPCM 編碼 。 （ 3） 高低音控制 ， 低功耗 ， 單時(shí)鐘操作 12～ 13MHz， 內(nèi) 部 PLL 鎖相環(huán)時(shí)鐘倍頻器 。 內(nèi)含能驅(qū)動(dòng) 30 歐負(fù)載的耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ， 模擬，數(shù)字， I/O 單獨(dú)供電 。 （ 6） 特殊應(yīng)用的 SPI Flash 引導(dǎo) ， 供調(diào)試用途的 UART 接口 ， 新功能可以通過軟件和 4 GPIO 添加 。 本設(shè)計(jì)采用的 TFT 顯示屏是 寸 TFT[240*320]26 萬色彩屏模塊 ,支持 SD 卡，支持 DATAFLASH，支持 16 位 /8位模式，模塊可以 180 度任意旋轉(zhuǎn)使用。 電阻式觸摸屏工作原理如下： 電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制，它的主要部分是一塊與顯示器表面配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一 層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面圖有一層透明氧化金屬導(dǎo)電層，上面蓋有另外一層氧化金屬導(dǎo)電層，在他們之間有許多細(xì)小的（小于 1/1000 英寸）透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 圖 24 電阻式觸摸屏的原理圖 觸摸屏控制芯片為 ADS7843, ADS7843 是一個(gè)內(nèi)置 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片。 ADS7843典型應(yīng)用電路 如圖 圖 26所示。本小節(jié)僅簡(jiǎn)要介紹在 SPI 模式下， STM32 處理器如何讀寫 SD卡。由于 SD卡一般不做引導(dǎo)盤，一般也不分區(qū)，因此通常無 MBR區(qū)，直接從 DBR 區(qū)開始。引導(dǎo)程序的主要任務(wù)是當(dāng) MBR 將系統(tǒng)控制權(quán)交給它時(shí)，判斷本分區(qū)根目錄是否有操作系統(tǒng)引導(dǎo)文件，如果有則將其讀入內(nèi)存，并把控制權(quán)交給該文件。 （ 2） FAT 區(qū) 該區(qū)內(nèi)容為文件分配表， FAT16 文件系統(tǒng)進(jìn)行空間分配的最基本單位是簇。對(duì)于 FAT16 來說， FAT 表每項(xiàng)占用兩個(gè)字節(jié)。對(duì)于其它賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 項(xiàng)，若其值為 0000H 表示可用； FFF7H 表示為壞簇； FFF8HFFFFH 之間表示該簇為某文件或目錄的最后一個(gè)簇， FFF0HFFF6H 之間為保留值；其它值則指示下一個(gè)簇的簇號(hào)。 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。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。如果文件長(zhǎng)度大于一個(gè)簇的大小，需要多個(gè)簇存放該文件，這些放通過 FAT 鏈表串連起來。 CMD：雙向命令和回復(fù)線，命令是一次主機(jī)到從卡操作的開始，命令可以是從主機(jī)到單卡尋址，也可以是到所有卡；回復(fù)是對(duì)之前命令的回答，回復(fù)可以來自單卡或所有卡； DAT0～ 3：數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)可以從卡傳向主機(jī)也可以從主機(jī)傳向卡?？筛鶕?jù)命令對(duì)多塊或單塊進(jìn)行讀寫操作。 SD 卡共支持三種傳輸模式： SPI 模式（獨(dú)立序列輸入和序列輸出）， 1 位 SD 模式（獨(dú)立指令和數(shù)據(jù)通道，獨(dú)有的傳輸格式）， 4 位 SD 模式（使用額外的針腳以及某些 重新設(shè)置的針腳。高速卡支持 0 ~ 100 兆比特 /秒數(shù)據(jù)傳輸率，采用4 位 SD 傳輸模式；支持 0– 25 兆比特 /秒 ，采用 SPI和 1位 SD 模式。 CortexM3 是 ARM 公司推出的最新的針對(duì)微控制器應(yīng)用的內(nèi)核，提供業(yè)界領(lǐng)先的高性能和低成本的解決方案，將成為 MCU 應(yīng)用的熱點(diǎn)和主流。 MDK是目前性價(jià)比最高的支持 Cortex