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1、 基于STM32的MP3播放器设计 基于STM32的MP3播放器设计 摘 要MP3播放器从原理上看是一个具有MP3播放功能的微型电脑。在MP3播放器小小的机身里，拥有MP3播放器存储器（存储卡）、MP3播放器显示器（大部分为LCD显示屏）、MP3播放器中央处理器MCU（微控制器）或MP3播放器解码DSP（数字信号处理器） 等。微处理器是播放器的“大脑”，用来接受用户选择的播放控制，并将当前播放的歌曲信息显示在液晶显示屏上，然后向数据信号处理芯片发出指令，音频信号将能够准确地被处理。我们可以通过数据传输线（USB）或WIFI局域网将MP3与PC进行连接，将自己喜欢的音频文件通过网络下载并导入到M
2、P3中。总而言之，是这个信息化世界智慧的结晶。而本设计就是利用信盈达科技有限公司出产的STM32解码板和核心板上的VS1053芯片，通过在KEIL软件中对VS1053芯片进行C语言驱动代码的编写，来驱动一个具有简单功能的开发版MP3播放器。关键词：MP3播放器、SPI通信、代码编写、 MP3 player design based on stm32 AbstractIn principle, MP3 player is a microcomputer with MP3 playing function. In the small body of MP3 player, there are MP
3、3 player memory (memory card), MP3 player display (mostly in LCD display), MP3 player central processor (MCU) or MP3 player decoding DSP (digital signal processor), etc. The microprocessor is the brain of the player, which is used to accept the playback control selected by the user, display the curr
4、ently played song information on the LCD screen, and then send instructions to the data signal processing chip, and the audio signal will be processed accurately. We can connect MP3 and PC through USB or WiFi LAN, download and import our favorite audio files into MP3 through the network. All in all,
5、 it is the crystallization of the wisdom of the information world. This design is to use STM32 decoding board and vs1053 chip on the core board produced by sinyinda Technology Co., Ltd. to drive a development version MP3 player with simple functions by compiling the drive code of vs1053 chip.Keyword
6、s: mp3 player 、SPI communication 、code writing 目 录1 前言1.1 本设计的目的、意义及应达到的技术要求61.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题71.3 本设计应解决的主要问题72本设计82.1设计原理82.2方案选择82.3分析问题92.4设计过程92.4.1 VS1053解码器通信接口92.4.2 VS1053解码器通信协议 102.4.3 VS1053关键寄存器152.4.3.1 模式控制寄存器MODE162.4.3.2 时钟频率加乘数寄存器 CLOCKF162.4.3.3 音量控制寄存器VOL162.4.4 解码器硬件复位162.4
7、.5 解码器软件复位172.4.6 音频通道选择器初始化172.5 代码编写182.5.1 解码器底层接口函数实现182.5.2 解码器复位函数实现222.5.2.1硬件复位222.5.2.2软件复位222.5.3 配置寄存器232.5.4 音频通道选择器初始化232.5.5 利用VS1053播放一首歌曲242.6 硬件测试253结论26参考文献27致谢28附录292 1 前言随着时代的发展，在当今的时代背景下，低延迟为核心的5G网络、嵌入式系统、物联网、云计算等新崭技术已经成为了现今电子信息技术发展的主要角色，从产业发展的角度来说，这已经是一股无法逆转的浪潮。而嵌入式系统正是电子信息科技应用
8、中最为核心的一部分，成为了新世纪最具生命力的技术之一。伴随着消费类电子产业的发展的逐步壮大，各种各样的嵌入式电子产品走进了人们的视野中，进入到生活的方方面面。电脑也从以前的老式大块头PC机变得五花八门，六角形游戏主机、轻薄本、游戏本等形态，各式各样的嵌入式系统在出现在社会的各个角落中，在这之中，ARM公司推出的芯片受到了许多用户的赞赏。ARM芯片由于其功耗低、性能高、体积小、成本低等诸多特点越来越广泛地受到了各企业的重点注意,成为了许多企业开发产品首要考虑采用的硬件芯片。本课题的制作的MP3也是基于ARM平台的STM32系列芯片。VS1053是VLSI公司VSXX系列里面性能最为出色的一款，支
9、持MP3 、WMA 、WAV、MIDI、FLAC音频格式，支持硬件FFT频谱，DAC音频输出驱动器可以直接驱动32欧姆阻抗的耳机。该芯片的DAC具备有立体声功能，解码效果达到HIFI级别；芯片还有一个最大的特点就是自动化处理数据，内部具有一个2048字节的数据FIFO，我们只需要把音频数据发送给它内部的FIFO就可以了，它内部会自动对音频数据进行处理，自动识别播放的码率，自动播放音乐，自动的产生音乐的频谱数据。2048字节的数据FIFO能缓存音频数据，这样一来CPU就有足够的时间去处理其它的事情了，不需要每时每刻都在传输音频数据给VS1053。本课题以VS1053B为目标芯片,以此研究如何实现
10、MP3播放器。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求目前智能手机所拥有的功能越来越多，MP3的功能也被整合到了手机中，但是音乐播放仅仅为手机的功能之一，而音乐播放却是MP3的主要职责。对于普通人来说，手机已经能很好地满足日常需求，而对于音乐发烧友或职业音乐人来说，MP3才是作为播放系统中前端的优选。而且手机的插孔所输出的电流不能满足部分高档耳机需要的工作电流，而MP3播放器则能让耳机以满功率输出音乐，达到最优播放效果这也是为何在智能手机日益发展的今天MP3音乐播放器仍像数码相机一样经久不衰的原因。在大多数MP3播放器所支持的音频格式中，MP3格式是最为常见的，它支持的歌曲为44.1KHz采
11、样率，比特率范围一般是8-256Kbps。越高档的MP3支持的比特率范围自然越大，从各种角度上看MP3支持的范围自然是越广越好的。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题世界上第一台MP3播放器是Saehan公司在1998年推出的MPMan F10。虽然该设备发售后就像浪花一样消失在电子产品的浪潮中，不过MPMan F10的出现启动了MP3市场，导致许多的电子厂商开始着手研发MP3设备。Rio PMP300在1998年底被美国的帝盟公司推出，这是第一个给全世界的人们留下了深刻印象的MP3。随着MP3这一产品的迅猛发展，到了2004年，MP3播放器从内存、机身、音质上的发展无法再吸引更多人们的
12、目光之时，MP3便开始了往多功能设备发展的趋势。正如十几年来在手机上所发生的事一样，人们对于MP3的要求越来越高，从单纯的进行音乐播放，到像手机一样既能打电话又能拍照、上网，不过，消费类电子产品的一大发展趋势是一个产品融合多个功能，就像IPHONE第一代发布时乔布斯说的“An Ipod, A phone, An internet communicate”。在中国首次推出彩色屏幕的MP3后，韩国iRiver趁势率先推出拥有拍摄功能的MP3。到了今日，MP3领域的领先地位依旧被韩国企业占据。MP3已经成为了便携播放设备类的一个主流产品，而且在手机之后也成为了最为广泛使用的个人随身电子产品。至于MP
13、3格式的局限性，MP3格式的文件有一些限制是不能通过使用更好的编码器来绕过的，例如：最大位速是320 kbps；相对于变化迅速的信号来说，时间的分辨率太低；对于超过15.5/15.8 kHz的频率没有尺度因子带*1；Joint stereo*2 是基于帧与帧完成的；没有定义编码器/解码器的整体时延，这就说明了gapless playback缺少一个正式的规定。虽然有以上限制，但是一个经过优秀调教MP3播放器也是能够地出色地完成编码任务的。1.3本设计应解决的主要问题在STM32上驱动一款芯片需要了解这款芯片的基础硬件结构，和在STM32上对应连接到的管脚等信息，并在KEIL软件上通过C语言编程
14、的方式对芯片的驱动代码进行编写，令芯片能够按照开发者的要求进行运作。故目前的主要问题是如何在KEIL中进行VS1053B的芯片驱动代码编写，使VS1053B芯片能在STM32开发板上顺利运行。2本设计2.1设计原理STM32解码板STM32核心板LCD显示屏VS1053解码器硬、软件复位VS1053关键寄存器SPI通信外接74HC4052模拟通道选择器件驱动代码编写图2.0 MP3项目结构图2.2方案选择在硬件的选择方面，经过数家MP3开发板套件的比较，我最终选用了信盈达公司的STM32-M3核心板和配套的解码板进行该项目，该开发板硬件已配套MP3系统的基础代码，用户需使用哪项功能，则仅需专门
15、对该功能另外进行芯片驱动代码编写即可达到开发编程的目的。决定MP3播放器性能的是它的解码芯片，该芯片不仅决定了MP3进行音频文件处理的速度，也决定了MP3能够给用户带了什么特殊音效，包括左右混响、3D音效等特殊音效。而使用较差的MP3解码芯片所带来的后果不仅仅只是降低音质，而且还很可能无法支持高采样率的MP3音频文件。市面中最常见的MP3播放器芯片有：Atmel， VLSI，Sigmatel，Actions，Sunplus（凌阳），PHILIPS，MosArt（华矽），Telechip，ST，CRYSTAL等。芯片备选方案中包含WM8978和VS1053B这两款芯片，而1053可以编解码的（带adc、dac），8978只是音频ADC、DAC 功放（编解码需要mcu完成），故本项目选用的芯片为VLSI公司的VS1053b芯片，这片解码芯片性能强劲，能够满足本次设计的所有需求。在驱动代码的方案选择上，编写STM32-M3的驱动代码毫无疑问应选择C语言来进行编写。C语言是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计
