基于VS1003解碼器的MP3播放器設計_洪家平

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應用天地 APPLICATION NOTES 54 2010年第11 期 adv 廣告專用 基于VS1003解碼器的MP3播放器設計 洪家平 湖北師范學院計算機科學與技術學院 黃石 435002 摘要 以MSP430F149作為核心控制器 結合VS1003音頻解碼器 設計了一種帶SD卡的MP3播放器 給出了MP3播 放系統(tǒng)的軟硬件設計 在硬件設計上 解碼器與存儲器分離 增加了存儲容量 在軟件設計上 使用條項菜單方式進行管 理 可以方便地進行硬件或軟件的升級 經過測試 該MP3播放器播放效果較好 關鍵詞 MP3播放器 SPI總線 MSP430F149 VS1003 中圖分類號 T P368 1 文獻標識碼 A MP3 Player Design Based on Decoder VS1003 HongJiaping College of Com puter Science and Technology Hubei Normal University Huangshi 435002 China Abstract Taking MSP430F149 as the core controller and VS1003 as audio decoder an MP3 player with SD card is designed System hardw are and softw are designs are given In the design of hardw are the decoder and the memory are separated increasing the storage capacity in the design of softw are management is achieved through the menu items facilitating the hardware and software upgrading Test show s that this MP3 player can play high quality audio files with good effect Key words MP3 player SPI bus MSP430F149 VS1003 引 言 雖然現在市場上MP3的款式越來越多 功能越來越 豐富 外觀設計也越來越個性化和人性化 但是 現有的 MP3播放器大部分還是將解碼器與存儲器一體化 這種 設計對MP3播放器的便攜性起了關鍵性的作用 但與此 同時也帶來了一些問題 一方面存儲容量不易擴展 另一 方面也不利于MP3播放器在其他領域的應用 本系統(tǒng)將 存儲器與解碼器分離 可以利用多余的I O 接口 只要適 當增加少量硬件開銷并添加相應代碼 即可以在此系統(tǒng)基 礎上方便地增加電壓測量 頻率測量 溫度測量等功能 做 到一機多用 1 系統(tǒng)設計 圖1 MP3播放器系統(tǒng)結構框圖 MP3播放器系統(tǒng)結構框圖如圖1所示 系統(tǒng)在硬件 上主要包括 MSP430F149 單片機最小系統(tǒng) 音頻解 碼模塊 SD 卡讀寫模塊 液晶顯示模塊以及用來存 儲自制字庫的F lash 存儲 器等重要模塊 MSP430F149 是美國 T I公司的MSP430系列單片機 它具有適合于各種應用 的16 位結構 采用 馮 諾依曼 結構 因此其 RAM ROM 和全部外圍模塊都位于同一片地址空間內 而且具 有超低功耗性能 同其他微控制器相比 MSP430系列可 以大大延長電池的使用壽命 這對手持設備及一些要求低 功耗電子產品中是非常重要的 此外 它還具有靈活 強 大的處理能力 豐富的存儲器 外設等優(yōu)點 2 硬件模塊的具體實現 2 1 MSP430F149單片機最小系統(tǒng) MSP430F149最小系統(tǒng)是整體設計中最核心的部分 控制著系統(tǒng)各個子模塊之間的協調運行 它設計的成功 與否 直接關系到整個設計能否正常運行 如圖2所示 MSP430F149最小系統(tǒng)中主要由穩(wěn)壓模塊 晶振電路 復 位電路以及人機交互式按鍵輸入 4 部分組成 SPX1117M3 3 3是系統(tǒng)穩(wěn)壓芯片 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的3 3 V 電源 SP708S是系統(tǒng)管理芯片 與手動復位開關一起 主要起可靠復位作用 考慮到MP3播放器的人機交互操 作 共設計了6個按鍵 KEY1到KEY6 它們的按鍵功 能分別是 確定 向下 向上 退出 音量加 音量減 2 2 音頻解碼模塊 VS1003是芬蘭VLSI公司生產的單芯片MP3 WMA APPLICA TION NOTES 應用天地 paper m cn 投稿專用 2010年第 11期 Microcont rollers 通過xCS xDCS引腳的置高 低來確 認是哪一個接口處于傳送狀態(tài) VS1003的功能控制 如 初始化 軟復位 暫停 音量控制 播放時間的讀取等 均是 通過SCI口寫入特定寄存器實現的 兩條SCI 指令之間 要通過DREQ 引腳信號判斷上一次處理是否完成 2 3 SD卡模塊 SD卡價格低 存儲容量大 使用方便 通用性與安全性 強 MP3 數碼相機等設備上都采用SD卡作為其存儲設備 SD卡支持兩種總線模式 SD 模式與 SPI 模式 其 中 SD模式采用6線制 而SPI模式采用4線制 采用單 片機對SD 卡進行讀寫時一般都采用SPI 模式 可用不 同的初始化方式使SD 卡工作于SD或SPI模式 本設計中 音頻數據MP3文件以SD 卡為載體 所以 設計電路時必須含有讀取SD 卡模塊 圖5為SD卡模塊 SPI模式 的接口電路 2 4 液晶顯示模塊 LCD3310液晶是一個48行84列的液晶顯示器 其 帶有低功耗PCD8544的CMOS LCD 控制驅動器 串行輸 入速度最高可達4 0 Mb s 為了讓LCD3310液晶能夠 顯示4行12 12的漢字 系統(tǒng)開辟了一個6 84字節(jié)的 緩沖區(qū) 寫液晶時就不用直接寫入 LCD3310 的靜態(tài) DDRAM 了 可以先寫入系統(tǒng)為它開辟的數據緩沖區(qū) 最 后再刷新修改的部分就可以顯示出要顯示的內容 LCD3310的接口采用SPI模式 其電路如圖6所示 圖5 SD卡模塊接口電路 圖6 液晶顯示模塊接口電路 3 軟件設計 圖7是MP3播放器的軟件流程 系統(tǒng)啟動后 先初 始化硬件模塊 由單片機通過FAT32文件系統(tǒng)接口讀取 SD卡的一些基本信息 如容量 扇區(qū)大小 FAT 表以及根 目錄所在的起始扇區(qū)等 通過這些信息就可以找出 SD 卡是否有可以播放的音樂文件 若有 單片機通過SPI總 線方式讀出音頻信息 并將歌曲的碼流信息送入到 VS1003 芯片中 通過VS1003解碼芯片及其內含的高質 量立體聲DAC和耳機驅動電路 實現MP3歌曲的播放功 能 在按鍵的控制下 通過LCD3310中菜單選項的選擇 實現對歌曲選擇及音量控制等功能 在播放的同時 LCD3310上顯示的信息除歌曲名稱外 還包括進度和音 圖7 MP3播放器的軟件流程 量等 編者注 SD卡 LCD3310 液晶 VS1003音頻解碼器 初始化程序略 經過運行測試 系統(tǒng)可以正常流暢地播放出320 kb s 的高音質MP3音樂文件 而且在使用500 mA 鋰電池的 情況下 可以連續(xù)正常地播放長達10個小時 可見 其功 耗比較低 結 語 本著低成本 實用性強的原則 設計了一種解碼器與 存儲器分離的MP3播放器 可以流暢地播放出高音質的 MP3文件 同時 只要適當增加少量硬件開銷并添加相 應代碼 即可以利用多余的I O 口在此系統(tǒng)基礎上方便地 增加如電壓測量 頻率測量 溫度測量等功能 真正做到一 機多用 編者注 本文為期刊縮略版 全文見本刊網站ww w mesnet com cn 參考文獻 1 胡大可 MSP430系列超低功耗 16位單片機原理與應用 M 北京 北京航空航天大學出版社 2000 2 魏小龍 MSP430 系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例 M 北京 北京航空航天大學出版社 2002 3 梁炎昌 一個占用內存極少的菜單系統(tǒng)的實現 EB OL 2009 4 26 2010 05 http w ww 26094353 html 4 肖宏偉 Visual C 開發(fā)答疑 M 北京 人民郵電出版 社 2003 洪家平 教授 主要研究方向為嵌入式系統(tǒng)應用 無線傳感器網絡 技術與應用 收稿日期 2010 05 17