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1、毕业论文stm32 mp3播放器毕业论文题目： 基于STM32的MP3播放系统设计 专 业 电子信息科学与技术摘要 MP3是一种高质量音乐压缩标准，采用MP3压缩的数据量可以缩小到1/12，音质却没有多少损失。由于MP3音乐的较小数据量和高质量的播放效果，使它很快成为一种集音频播放、数据存储为一身的数码产品，并深受人们的喜爱。本文采用STM32系列微控制器，结合解码芯片VS1003、SD卡、 LCD等外围设备设计并实现了MP3播放器。其主要功能有：播放VS1003支持的所有音频文件，如MP3、WMA、WAV文件，且音质非常好；通过摇杆控制播放上一首/下一首，通过电位计来控制音量增减，通过LCD
2、显示音量图标和播放状态等；本系统还计划实现读卡器功能，PC机可通过USB接口直接对开发板上的SD卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。关键字：MP3播放器、CortexM3、STM32V100、VS1003ABSTRACTIs a high quality MP3 music compression standard, with MP3 compressed data can be reduced to 1 / 12, but there is little loss of sound quality. MP3 music as the smaller amount of data and hi
3、gh-quality playback, it will soon become a set of audio playback, the data is stored as a digital product, and very popular. In this paper, STM32 family of microcontrollers, combined with decoder chip VS1003, SD card, LCD and other peripherals design and implementation of MP3 players. Its main funct
4、ions are: Play VS1003 supports all audio files, such as MP3, WMA, WAV files, and the sound quality is very good; through the joystick control playback on a / to the next, through a potentiometer to control volume change, through the LCD show the volume icon and play status, etc.; The system also pla
5、ns to achieve reader function, PC machine interfaces via USB directly to the development board of the SD card read and write operations to facilitate the copying audio files.Key words: MP3 Players; CortexM3; STM32V100; VS1003目 录摘要IABSTRACTII目 录III第一章 绪论11.1 选题背景11.2 国内外研究现状及意义11.3 设计和研究方向2第二章 系统设计理论
6、基础32.1 Arm嵌入式系统32.2 STM32V100 Arm开发板32.3 SD卡32.4 FAT16文件系统42.4.1 DBR区42.4.2 FAT区52.4.3 FDT区52.4.4 DATA区52.5 音频编解码器52.6 液晶显示器62.7 电路焊接6第三章 系统总体设计方案及硬件环境73.1 设计目标73.2 设计原理73.2.1 中央处理器工作原理73.2.2 电源部分原理83.2.3 音频解码器介绍83.2.5 液晶显示原理93.3模块设计方案对比103.3.1 控制模块103.3.2 电源模块103.3.3 音频解码器模块113.3.4 显示模块113.4 最终设计方案
7、12第四章 硬件电路设计134.1 系统硬件设计平台134.2 总体架构设计134.3 模块化电路设计144.3.1 SD卡模块144.3.2 音频解码器模块154.3.3 液晶显示模块16第五章 软件程序设计175.1 系统软件开发平台175.2 程序实现思想175.3整体软件系统流程图175.4 各模块软件系统设计185.4.1 SD卡读写模块设计185.4.2 FAT16文件系统185.4.2 MP3播放流程设计195.4.3 液晶显示设计195.5 程序设计结果20第六章 测试和调试216.1 运行过程216.3 问题分析216.3.1 硬件方面216.3.2 软件方面22第七章 结论
8、23结束语24参考文献25致谢26附录27附录一27I 第一章 绪论1.1 选题背景随着信息技术的飞速发展，形式多样的数字化产品已经开始成为继PC机后的信息处理工具，在这种数字化潮流下，嵌入式系统已成为当前研究和应用的热点之一，嵌入式手持设备的视音频多媒体应用也越来越广泛。由于嵌入式系统的应用要求及成本因素决定了嵌入式系统在系统资源, 包括硬件资源和软件资源方面都是非常精简和高效的。随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真的方向发展，从MP1、MP2到目前的MP3格式。便携式MP3播放器作为一种集音频播放、数据存储为一身的数码产品，其功能结构为电子设计人员所津津乐道。MP
9、3是MPEG一1音频III(1ayerIII)的简称。MPEG一1音频(ISOIECll 1723)是目前普遍应用的音频压缩标准，其中层III的算法最为复杂，但压缩比最大，效果也最好，在低码率的条件下基本能达到CD的音质效果。MP3标准用尽可能低的码流实现CD音质的声音而不会产生数据损失。如果对于一段声音不进行压缩的话，那么每存储一秒钟的立体声CD音质音乐必须用14Mbit，这是个十分大的开销。通过运用MPEG音频标准的压缩技术，我们可以把存储空间压缩到原来的112而不会降低声音的音质。即使使用124的压缩因子，仍然比单纯降低采样率的音质要好。低数据量和高播放品质的优点使其成为音乐存储、数字广
10、播、网上音乐传输的主要方式。人们不仅可以使用计算机软件，还可以通过数字随身听来欣赏音乐。1.2 国内外研究现状及意义MP3全称是MPEG Layer 3，狭义的讲就是以MPEG Layer 3标准压缩编码的一种音频文件格式。在INTERNET广泛普及的今天， MP3音乐以其较小数据量和近似完美的播放效果已经成为计算机上和INTERNET最流行的音乐格式了。将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式，音效相差无几（除非你有很好的音响和鉴赏力），文件大小至少可以压缩12倍（每首PCM格式的CD歌曲大约4050MB数据量）。自韩国世韩(Seahan)公司1998年推出世界上第一台MP3随身听以来， MP3
11、播放器以其小巧的外形，不错的近乎于CD的音质，前卫的功能，越来越受到消费者的青睐，也就成为业界甚至大众媒体关注的一个热门话题。它的记录媒介是芯片或卡，无需转动部件，彻底摆脱了磁带和光碟的束缚，因而，抗震和节电性能更好。在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了自己的mp3播放器产品，IC供应商提供了众多的MP3解码芯片及其解决方案。除了Micronas方案(MAS3507+DAC3550)、ST方案(ST92163+STA013/015)、Crystal软解压单芯片方案(EP7209，EP7212)、TI软解压单芯片方案(TMS320C5409)，还有台湾创品方案(T33510，T33520)、美国
12、SigmaTel方案(STMP3400)和TI的DA-250解决方案。这使mp3播放器的研制与生产变得更加容易，成本也大大降低，市场更加广阔 。1.3 设计和研究方向STM32系列微控制器采用ARM公司最新的CortexM3内核。VS1003音频解码芯片为 VS10xx系列的第三代产品，是芬兰VLSI Solution 公司生产的单片MP3/WMA/MIDI解码和ADPCM编码芯片。本文采用STM32系列微控制器，结合解码芯片VS1003、SD卡、 LCD等外围设备设计并实现了MP3播放器。其主要功能有：播放VS1003支持的所有音频文件，如MP3、WMA、WAV文件，且音质非常好；通过摇杆控
13、制播放上一首/下一首，通过电位计来控制音量增减等；通过LCD显示音量图标和播放状态；本系统还计划实现读卡器功能，PC机可通过USB接口直接对开发板上的SD卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。第二章 系统设计理论基础2.1 Arm嵌入式系统嵌入式系统的体系结构（architecture）是嵌入式设备的一种抽象，这意味着体系结构是系统的一般化，它典型的展现详细的现实信息，例如软件源代码或硬件电路设计。在体系结构层次，一个嵌入式系统中的硬件和软件组件表示为相互作用的要素的某种组合。要素是硬件或软件的表示，它们的实现细节被抽象掉了，只留下行为和相互关系的信息。体系结构的要素可以在内部集成于嵌入式设备之
14、中，或者存在于嵌入式系统外部并且与内部的要素相互作用。简而言之，嵌入式体系结构包括嵌入式系统的要素、与嵌入式系统相互作用的要素、每个单独的要素的属性、以及要素之间相互作用的关系。2.2 STM32V100 Arm开发板STM32F103VBT6增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、
15、一个USB和一个CAN。STM32F103VBT6增强型系列工作于-40C至+105C的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。2.3 SD卡SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件，SD卡允许在两种模式下工作，即SD模式和SPI模式，本系统采用SPI模式。本小节仅简要介绍在SPI模式下，STM32处理器如何读写SD卡，如果读者如希望详细了解SD卡，可以参考相关资料。SD卡内部结构及引脚如图2-1 所示图2.1 SD卡内部结构及引脚SD卡主要引脚和功能为：CLK：时钟信号，每个时钟周期传输一个命令或数据位，频率可在025MHz之间变化，SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生025MHz的频率；CMD：双向命令和回复线，命令是一次主机到从卡操作的开始，命令可以是从主机到单卡寻址，也可以是到所有卡；回复是对之前命令的回答，回复可以来自单卡或所有卡；DAT03：数据线，数据可以从卡传向主机
