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1、MP3播放器与U盘硬件电路设计摘要本文设计Y种嵌入式MP3播放器。该系统在32位高性能嵌入式处理器的基础上, 采用MP3音频解码技术和嵌入式Linux操作系统进行设计。利用本MP3播放器可以进 行音频点播、存储文件等业务，MP3播放器具有小型化，稳定可靠，便于携带等特点。第一章综合论述丫本文设计工作的意义及内容和MP3播放器的发展现状。第二章 介绍丫 MP3播放器开发所用的相关技术。包括MP3音频解码的实现、音频压缩协议和 主要芯片。第三章总体介绍丫 MP3播放器的硬件设计方案。包括整体设计和各个功能 模块的设计。第四章说明丫 MP3播放器的调试工作。最后给出丫本设计的主要结论，并对系统进一步
2、的优化工作进行丫展望。关键词：MP3播放器；音频；AT89C51； CPLDDesign of the Hardware Circuit of MP3 Player and U PlateAbstractIn this dissertation，an Embedded Media Player is designed. This system is developed based on high performance embedded processor. The MP3 technology and embedded Linux system are used in designing t
3、he system. Using this MP3 player，you can carry on audio frequency selection，broadcast and memory document and so on. This MP3 player has the miniaturization，stable reliable and advantageous for carrying home characteristics and so on.In chapter 1，a comprehensive description about the significance of
4、 the research work is given. The current research status of multimedia player and embedded system is introduced.In chapter 2，a description about the programming techniques is given，Including the MP3 audio decoding，the audio compressing technology and datasheets of the important chips.In chapter 3, w
5、e discuss that how to design the hardware system. It includes the total system design and all the functional module design.In chapter 4, a description about the hardware testing is given.In the end，the main research conclusion is summarized. The prospect of further research is also proposed.Key Word
6、s： MP3 Player； Audio； AT89C51 ； CPLD1$餓11.1 MP3播放器的发展沿革11.2课题的A容和意义2第2章方案选择及主要芯片简介42.1 MP3播放器原理说明42.2方案选择52.3主要芯片简介72.3.1 AT89C51SND1C 单片机72.3.2 Flash K9F2080 简介13第3章MP3播放器与U盘的硬件设计143.1 MP3播放器的设计143.1.1 AT89C51SND1C 最小系统设计143.1.2 D/A转换电路和音频放大电路设计183.1.3电源转换与电压整合系统设计183.2 U盘硬件设计193.3 MP3与U盘功能的整合20第4章
7、硬件系统总体调试224.1串口与闪存卡的调试224.2音频CS4330的调试234.3 CPLD 的调试24结论与展望261给论262 麗27a w28#教献29附录A MP3播放器电路原理图30附录B外文原文文献及翻译31附泶B-1 外文文献31附泶B-2 中文翻译：35附录C主要参考文献摘要38插图清单阁2-1 MP3播放器内部通信框阁6阁2-2AT89C51SND1C的功能模块阁8阁3-1原理阁的层次结构定义14阁3-2电源与去耦电容15阁3-3典型晶振连接电路16阁3-4音频接口电路17阁3-5 Audio文件中的A/D转换与音频放大电路18阁3-6 MP3电源转换电路19阁3-7 M
8、P3电源整合电路20阁3-8 K9F2080U0A的电路连接阁21阁4-1申口与FLASH调试流程阁23阁4-2 D/A转换器CS4330的调试流程阁24插表清单表2-1带有U盘功能的MP3的可选方案5表2-2影响方案综合评价的各主要原因6表2-3P3 口的第二功能10表2-4空闲和掉电外部引脚状态12表2-5加密位保护功能表12表3-1芯片资料对电源的说明15表3-2时钟信号的描述16第1章绪论1.1 MP3播放器的发展沿革MP3播放器的设计是一门集计算机技术、通信技术和数字多媒体技术于一体的综合 设计。媒体在中国的宽带建设中被列为最主要的应用之一，越来越多的提供网络在线服 务的运营商开始采
9、用网络视频媒体服务解决方案，以增强在网络服务上的优势。媒体将 成为未来互联网应用的主流，并将推动互联网整体架构的革新。近年来，媒体技术在世界范围内己有应用，特别是1995年推出第一个Internet媒体 播放器以来，Internet媒体应用有了爆炸性增长。互联网的发展更是决定了媒体市场的 广阔前景。商业网站利用媒体上新闻、音乐直播和点播，企业和机构采用点播和媒体进 行员工培训、信息发布、公司介绍等，可提高效率，节约开支。随着计算机技术、网络 技术、数字多媒体技术等高科技技术的发展，媒体播放器技术也得到了迅速发展。媒体 播放器的发展大致可分为两个阶段：基于PC的媒体播放器阶段和嵌入式媒体播放器阶
10、 段。目前基于PC的MP3播放技术市场上主流的媒体技术有三种，分别是RealNetworks 公司的 RealMedia, Microsoft 的 Windows Media 和 Apple 公司的 Quicklime。这三家的技 术都有自己的专利算法、专利文件格式甚至专利传输控制协议这三个关键要素在里面。Apple公司的Quicklime是一个非常老牌的媒体技术集成，是数字媒体领域事实上 的工业标准。之所以说集成这个词是因为Quicklime实际上是一个开放式的架构，包含 了各种样的流式或者非流式的媒体技术。目前的最新版本支持MP4文件格式的播放。RealNetworks公司在20世纪90年
11、代中期首先推出了媒体技术，并随着互联网的急 速发展而壮大了自身，在市场上处于主动地位，并拥有最多的用户数量。RealMedia通 过基于SMIL并结合自己的RealPix和RealText技术来达到一定的交互能力和媒体控制 能力，不过相比Quicklime来说还有一段距离。Microsoft是三家之中最后进入这个市场的，但利用其操作系统的便利很快便取得了 一定的市场份额。Windows Media的关键核心是MMS协议和ASF数据格式，MMS用 于网络传输控制，ASF则用于媒体内容和编码方案的打包。其实从一般的角度来看，这三种技术之间的差异并不大。总的来说，如果使用 Windows服务器平台，
12、Windows Media的费用最少。Quicklime在性能价格比上具有优 势，而RealMedia则在用户数量上有优势。目前虽然基于PC的媒体播放系统仍然占据多媒体应用的主要市场，但是它具有一 个致命缺点就是，使用基于PC平台的媒体播放器的用户必须熟练掌握PC技术，并且其应用无法离开多媒体PC。近两年随着媒体技术应用到各个领域，特别是计算机、通信、消费电子产品领域(3C 产业一Computer, Communication, Consumer Electronics),对视频播放系统的耍求也越 来越高：操作简单、实时可靠、多功能、数字化、经济实用的媒体播放器的开发和设计 正越来越多地受到人
13、们的瞩目。基于嵌入式技术的媒体播放器应运而生。嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适 应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格耍求的专用计算机系统。嵌入式系 统以其本身体积小，实时性高，稳定性好，支持以太网等优点，成为多媒体应用领域的 新热点。基于嵌入式技术的媒体播放器有效地将嵌入式技术和媒体技术结合在一起，可 以很好地解决基于PC的媒体播放器在实际应用中存在的不便和问题。和基于PC的媒体播放器相比，基于嵌入式技术的媒体播放器具有：体积小，携带 方便，功能专业化高，成本较低，稳定性高，实时性好等特点。因此基于嵌入式技术的 流体播放器必将有良好的应用与发展
14、前景，特别是在消费电子产品领域(3C产业)。1.2课题的内容和意义在一个典型的嵌入式媒体播放器的无线以太网应用中，多个嵌入式媒体播放器利用 其无线网卡和一个无线接入点(Access Point,简称AP)组成一个BSS (Basic Service Set), 这个BSS通过无线接入点和计算机网络相连;媒体服务器也通过其以太网接口连接在计 算机网络上。媒体服务器根据获得的请求向嵌入式媒体播放器发送媒体数据；嵌入式媒 体播放器向媒体服务器提出请求，在媒体服务器响应后接收媒体服务器发送过来的多媒 体数据流并进行相应的解码和播放。本课题对该嵌入式媒体播放器的嵌入式系统进行了分析和设计：首先结合主要芯
15、片的性能对MP3播放器的硬件进行了设计。本播放器的硬件设计以AT89C51SND1C为核心。其次根据硬件设计基础和Linux下编程的特点对嵌入式软件进行了总体设计。嵌入式Linux操作系统使用的是Monta Vista Linux。在其基础上开发的嵌入式媒体播放器应用软件主要有三部分构成，分别是阁形用户界面模块、系统管理主 控模块和音频视频解码器。阁形用户界面模块通过事件/消息机制和系统管理主 控模块交互。音视频解码器模块可则从系统管理主控模块获得编码的音视频数 据并对其解码后发送己解码的音视频数据给系统管理主控模块。接着对嵌入式媒体播放器的应用软件的音频视频解码模块的实现进行了详细设 计。本嵌入式媒体播放器支持MP3的音频。为了达到性能需求的要求，还需耍对软件进行必要的优化。本设计中主要采用 的优化方法是使用Intel公司提供的IPP(Integrated Performance Primitives)函数痒优化音频视频解码器模块。对于MP3音频解码，采用定点优化的MP3算法以 及利用IPP库中对MP3的优化，使得实时解码MP3达到比较高的效率。最后完成对硬件功能和性能的测试工作。第2章方案选择及主要芯片简介2.1 MP3播放器原理说明经过近三个月的学习和了解，我们认为MP3
