【正文】 越來(lái)越高，智能化的道路定時(shí)必不可少。在以后物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中定時(shí)也是發(fā)揮著很大的作用，智能家居，智能交通系統(tǒng)，智能儀表等領(lǐng)域，或許這一刻的研究正是下一個(gè)難題的突破。但僅僅只有單片機(jī)的只是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，針對(duì)實(shí)際生活，軟硬件結(jié)合。 隨著需求的增加， 51 單片機(jī)已經(jīng)不能滿足社會(huì)的發(fā)展， STM32 系列專為低功耗、高性能、低成本的嵌入式設(shè)計(jì)的 ARM CortexM 內(nèi)核。 MP3 是作為一種音樂(lè)文件的播放器。 MP3 全稱叫 MPEG Audio Layer3，是一種音頻壓縮技術(shù)。由于MP3具有音質(zhì)高，體積小等優(yōu)點(diǎn)，使得其格式在網(wǎng)上非常流行，每首歌大概 3,4M字節(jié)。 當(dāng)前， MP3 播放器不計(jì)其數(shù)，在各種手機(jī)，電腦等各種電子產(chǎn)品中隨處可見，不少電子產(chǎn)品的 MP3 播放器音質(zhì)非常好，手機(jī)，電腦上都可以免費(fèi)下載播放器。 2 第二章 硬件介紹 本設(shè)計(jì)所用硬件為 STM32F103ZE 開發(fā)板，自帶 SRAM amp。 圖 21 STM32F103ZE 開發(fā)板 STM32F103ZE STM32 STM32 代表 ARM CortexM 內(nèi)核的 32 位微控制器 F F 代表芯片子系列。 R R這一項(xiàng)代表引腳數(shù)，其中 T 代表 36腳， C 代表 48腳， R 代表 64腳， V 代表 100 腳， Z代表 144 腳， I代表 176 腳。 3 T T這一項(xiàng)代表封裝，其中 H 代表 BGA 封裝， T代表 LQFP 封裝， U代表 VFQFPN 封裝。 圖 22 STM32F103ZE 字母表 STM32F103ZE 增強(qiáng)型系列使用 ARM 公司的 CortexM3 32 位的 RISC 內(nèi)核，工作頻率為 72MHz。 選擇 STM32F103ZE 作為此次設(shè)計(jì)的微處理器，主要因?yàn)槠渫鈬涌诙喾N多樣，在實(shí)現(xiàn)其他功能的時(shí)候更加方便，還有一點(diǎn)就是其足夠大的閃存和內(nèi)存。內(nèi)部的寄存器、數(shù)據(jù)路徑、存儲(chǔ)器接口都是 32 位的。這樣一來(lái)數(shù)據(jù)訪問(wèn)不再占用指令總線，從而提升了性能。但是另一方面，指令總線和數(shù)據(jù)總線共享同一個(gè)存儲(chǔ)器空間（一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)器系統(tǒng)）。 按鍵模塊 本次設(shè)計(jì)需要用按鍵對(duì)鬧鐘進(jìn)行時(shí)間設(shè)置，共分為五個(gè)按鍵，上下左右中間，分別與 STMF103ZE 的 PG15,PD3,PG14,PG13,PG7 相連。 I/O 模塊 I/O 具有通用和復(fù)用功能（ GPIO 和 AFIO）。下圖是端口位配置表和輸出模式位表。 SD卡是這個(gè)信息化社會(huì)最為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，在我們的生活中起著重要作用。 SD卡有 6 線制的 SD 方式和 4線制的 SPI 方式，本設(shè)計(jì)采用SPI 方式。 該系統(tǒng)使用 STM32 內(nèi)部接口 SPI1 與 SD卡進(jìn)行通信。 SD卡以命令形式來(lái)控制 SD卡的讀寫操作，可根據(jù)命令對(duì)多塊或單塊進(jìn)行讀寫操作。 SD 卡有兩種方式，如何進(jìn)入兩種不同的模式呢？ SD 卡模式： SD 卡從中喚醒的時(shí)候默認(rèn)情況下是 SD卡模式。 圖 25 SD卡電路原理圖 LCD 液晶屏模塊 液體 ：分子的方向不能找到規(guī)律的液體。液晶產(chǎn)品在我們的生活中隨處可見，家里?？吹碾娨?，現(xiàn)在幾乎人手一步的手機(jī)等等。 在眾多 LCD 類型當(dāng)中， STN、 TFT 最為常見。相比于 TFT， STN屬于被動(dòng)矩陣式 LCD 器件，它的優(yōu)點(diǎn)是功耗小，因此特別省電。 STN 最多能顯示出 65536 中色彩，也因此亮度不 高，色澤也不是特別好，因此在強(qiáng)光下，圖像看起來(lái)有點(diǎn)吃力。也稱為主動(dòng)矩陣，因其背部設(shè)置特殊光管，能夠“主動(dòng)”對(duì)各個(gè)獨(dú)立像素進(jìn)行控制，故得到此名。 TFT則改善了 STN 閃爍現(xiàn)象，并且提高了播放播放動(dòng)態(tài)畫面的能力。 TFTLCD 與 無(wú)源 TNLCD、 STNLCD 的簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都有設(shè)置一個(gè)薄膜晶體管 TFT，可以有效的克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)屬性與掃描線數(shù)無(wú)關(guān)，大大提高了圖像質(zhì)量。電路原理圖如下： 圖 26 LCD電路原理圖 7 Codec 音頻模塊 Codec 是指在數(shù)字通信中具有編碼、譯碼功能的編譯碼器。 Codec 技術(shù)能有效減少數(shù)字存儲(chǔ)占用的空間，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使用硬件完成 CODEC 可以節(jié)省 CPU 資源，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。這就是 CODEC。不管是音頻加速器好，還是 I/O 控制器好，他們輸入輸出的都是純數(shù)字信號(hào)，我們要使用聲卡上的 Line Out 插孔輸出信號(hào)的話，信號(hào)就必須經(jīng)過(guò)聲卡上的 CODEC的轉(zhuǎn)換處理。 STM32F103VET 微控制器內(nèi)置 2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 I2S(ICtoICsound)接口 (與 SPI2和 SPI3復(fù)用 ),可以工作于主或從模式 ,這 2個(gè)接口可以配置為 16位或 32位傳輸 ,亦可配置為輸入或輸出支持音頻采樣頻率從 8kHz 到 48kHz。 I2S 是一種數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn) ,STM32 芯片提供 I2S這樣的接口 ,我們可以利用這個(gè)接口直接去接數(shù)模轉(zhuǎn)換的 DAC 芯片 ,這樣可以將數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換成模擬音頻 ,最終將美麗的音樂(lè)傳入我們的耳朵。下面是I2S Data Format 的接口時(shí)序圖： 8 圖 27 I2S 模式下 PCM1770數(shù)字音頻接口時(shí)序 USART 串口模塊 串口最基本的就是波特率的設(shè)置。 Tx/Rx 波特率 =fPCLKx/(16*USARTDIV) 在這里需要注意的是： USART、 GPIO 是兩個(gè)不同的模塊， USART 是臨時(shí)“借用”了 GPIO 設(shè)備作為自己的輸出通道，因此在進(jìn)行 配置時(shí)， USART 時(shí)鐘， GPIO 的時(shí)鐘都要打開，還要將對(duì)應(yīng) GPIO 引腳設(shè)置為第二功能模式。一般用 DMA。 Keil uVsion4 是美國(guó) Keil Software 公司推出的兼容 C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，對(duì)比于傳統(tǒng)的匯編， C 語(yǔ)言在結(jié)構(gòu)上，可維護(hù)性上，結(jié)構(gòu)和功能上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 Keil uVsion4 相對(duì)于前面幾個(gè)版 本，提供一個(gè)高效，整潔的環(huán)境來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序。 Source 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)支持多種開發(fā)語(yǔ)言（ java,c,c++等等）的編輯器。是一個(gè)面向項(xiàng)目的源碼查看器，和編輯器。 串口調(diào)試助手是串口調(diào)試的相關(guān)工具，支持幾種常用波特率，如 4800， 9600，19200 等，能設(shè)置數(shù)據(jù)位和停止位，校驗(yàn)，還能自動(dòng)識(shí)別串口，能以十六進(jìn)制或ASCII 發(fā)送或 接收任何數(shù)據(jù)或字符，發(fā)送的文件大小不限制，發(fā)送周期也可以自己設(shè)置。FAT文件系統(tǒng)（文件配置表 File Allocation Table）是由微軟開發(fā)的。在實(shí)際磁盤上 FAT 結(jié)構(gòu)每一表項(xiàng)的大小，也就是所占的位數(shù)。 FatFs 介紹 ： 當(dāng)今社會(huì)大點(diǎn)信息量越來(lái)越大，文件系統(tǒng)成為今后單片機(jī)的一個(gè)方 展方向。 FatFs 是小型嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn) FAT 文件系統(tǒng)的一個(gè)通用的文件系統(tǒng)模塊。 FatFs 為單片機(jī)的使用而設(shè)計(jì)，具有很好的層次結(jié)果。中間層 FatFs，實(shí)現(xiàn) FAT 文件讀寫協(xié)議，一般不用修改，包含頭文件就行。 圖 31 FATFS文件系統(tǒng)圖 SPI 驅(qū)動(dòng) 時(shí)鐘信號(hào)的相位和極性 SPI_CR 寄存器的時(shí)鐘極性（ CPOL）和時(shí)鐘相位（ CPHA），可以組合成四種可能的時(shí)序關(guān)系。當(dāng) CPOL 位置一， SCK 引腳保持高電平在空閑狀態(tài)下，當(dāng) CPOL 位清零，則 SCK引腳則保持低電平。若 CPHA 位為零， SCK時(shí)鐘的第一邊沿（ CPOL位為一就是上升沿，為零時(shí)就是下降沿）進(jìn)行數(shù)據(jù)位采樣。 CPOL 和 CPHA 的組合選擇數(shù)據(jù)捕捉的時(shí)鐘邊沿。 在必須將 SPI 禁止，必須清除 SPE 位，在改變 CPOL/CPHA 位之前。 SCK的空閑狀態(tài)必須和 SPI_CR1 寄存器指定的極性一致（ CPOL 為零時(shí)，空閑時(shí)應(yīng)下拉 SCK為低電平，為一時(shí)， SCK 為高電平）。向 SD 卡發(fā)送相應(yīng)的命令就可以讀取 SD卡的寄存器。有 6字節(jié)組成。 SPI 最重要的函數(shù) ： 寫函數(shù) void Spi_Write(uint8 chr) 和讀函數(shù) char Spi_Read()。成功則返回 0x00,失敗則返回 INIT_CMD0_ERROR uint8 SD_Reset(),此函數(shù)是 SD 卡最開始調(diào)用的函數(shù)，通過(guò)發(fā)送 CMD0 將 SD 卡轉(zhuǎn)到正確的工作模式下。目的就是向 SD卡發(fā)送 CMD1,然后檢測(cè) SD 卡是否進(jìn)入工作狀態(tài)。 addr參數(shù)指扇區(qū)地址， buffer 指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針，成功則返回 0x00,失敗返回 0x01. MP3 軟解碼 方案選擇 方案一 : 此方案采用軟解 MP3，直接用軟件解碼。 方案二：此方案采用硬解 MP3，直接用音頻解碼芯片解碼。 由于 PCM1770 芯片 僅僅只是進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換 ，并不支持硬件解碼， 且 為了挑戰(zhàn)自己 加強(qiáng)對(duì) MP3 文件格式的理解，所以選擇了方案一作為本次設(shè)計(jì)的 MP3 解碼方案。將該算法移植到 PIC32MX 單片機(jī)時(shí)可考慮定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。 Helix MP3 解碼器提供對(duì) MPEG1 、 MPEG2 和 的第 3 層 （ Layer 3）支持。有 關(guān)實(shí)現(xiàn)和特性的詳細(xì)信息，訪問(wèn) Helix MP3 解碼器網(wǎng)站： 時(shí) 鐘 實(shí)現(xiàn)的基本功能 1. 閏年的判斷。不能同時(shí)被四和一百整除，則是閏年。 2. 判斷日期是否合法，年月日時(shí)分秒小于零不合法，月日時(shí)分秒都不能超過(guò)最大值，合法之后在判斷是否是閏年，若為閏年，則判斷二月是否滿足要求。 下面是閏年算法的部分代碼： /*閏年算法 */ if( (year_number % 4 == 0) amp。( year_number % 10