基于STM32的錄音機(jī)的仿真設(shè)計(jì)

1、 成績(jī)課程論文 題 目： 基于STM32的錄音機(jī)的仿真設(shè)計(jì) 課程名稱： ARM嵌入式系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 馬珂 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1305010323 系 別： 電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 年 級(jí)： 13級(jí)2班 任課教師： 權(quán)循忠 電子工程學(xué)院制目 錄1、摘要32、關(guān)鍵字33、引言34、錄音機(jī)設(shè)計(jì)方案制定34.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案34.2硬件設(shè)計(jì)44.3軟件設(shè)計(jì)105、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析135.1程序編譯135.2波形仿真136、總結(jié)及心得體會(huì)137、參考文獻(xiàn)138、附錄13基于STM32的錄音機(jī)的仿真設(shè)計(jì)學(xué)生：馬珂指導(dǎo)教師：權(quán)循忠電子工程學(xué)院：通信工程1、 摘要 此次仿真設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的錄

2、音機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)錄音功能。通過(guò)proteus設(shè)計(jì)硬件和Keil5設(shè)計(jì)軟件最后完成基于STM32的錄音機(jī)仿真設(shè)計(jì)。本次錄音機(jī)的仿真設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要是波形仿真，通過(guò)Keil5軟件的多理解和程序的正確編譯最后進(jìn)行仿真。結(jié)果可以看到波形仿真圖。2、關(guān)鍵字 STM32/錄音機(jī)/仿真設(shè)計(jì)3、引言 隨著生活水平的提高，人們對(duì)消費(fèi)電子的需求也越來(lái)越高，錄音機(jī)作為一種可以記錄聲音的電子產(chǎn)品，在生活中應(yīng)用廣泛，也廣泛應(yīng)用于其他電子設(shè)備中。錄音機(jī)即是把聲音記錄下來(lái)以便重放的機(jī)器，他以硬磁性材料為載體，利用磁性材料的剩磁特性將聲音信號(hào)記錄在載體，一般都具有重放功能。STM32開(kāi)發(fā)板具有一顆非常強(qiáng)勁的MP3解碼芯片：VS10

3、53，該芯片可以實(shí)現(xiàn)MP3/WAV等各種音頻文件的播放，VS1053擁有一個(gè)高性能的DSP處理器核VS_DSP，通過(guò)SPI控制，芯片內(nèi)部還帶有一個(gè)可變采樣率的立體聲ADC，一個(gè)高性能立體聲DAC和音頻耳機(jī)放大器，因此用STM32來(lái)仿真設(shè)計(jì)錄音機(jī)有大的方便。4、錄音機(jī)設(shè)計(jì)方案制定 4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 此次設(shè)計(jì)是通過(guò)STM32設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的錄音機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)錄音，通過(guò)Proteus實(shí)現(xiàn)硬件電路和Keil5實(shí)現(xiàn)程序編譯和仿真。首先設(shè)計(jì)硬件電路，實(shí)現(xiàn)外部硬件連接，然后設(shè)計(jì)軟件部分，畫(huà)出流程圖，設(shè)計(jì)程序，最后進(jìn)行編譯和仿真。總體構(gòu)圖如下。仿真編譯軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路算法流程程序設(shè)計(jì)圖1 總體設(shè)計(jì)框

4、圖Proteus 軟件介紹:Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051

5、、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Keil軟件介紹：RVMDK 源自德國(guó)的 KEIL 公司，是 RealView MDK 的簡(jiǎn)稱。在全球 RVMDK 被超過(guò) 10 萬(wàn) 的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師使用，RealView MDK 集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)，包括 Vision3 集成開(kāi)發(fā) 環(huán)境與 RealView 編譯器。支持 ARM7、ARM9 和最新的 Cortex-M3 核處理器，自動(dòng)配

6、置啟動(dòng) 代碼，集成 Flash 燒寫(xiě)模塊，強(qiáng)大的 Simulation 設(shè)備模擬，性能分析等功能。與 ARM 之前的工具包 ADS1.2 相比，RealView 編譯器具有代更小、性能更高的優(yōu)點(diǎn)，RealView 編譯器與 ADS.2 的比較： 代碼密度：比 ADS1.2 編譯的代碼尺寸小 10%； 代碼性能：比 ADS1.2 編譯的代碼性能提高 20； 目前 RVMDK 的最新版本是 RVMDK4.6，4.0 以上的版本的 RVMDK 對(duì) IDE 界面進(jìn)行了很 大改變，并且支持 Cortex-M0 內(nèi)核的處理器。4.2硬件設(shè)計(jì) 1.電路設(shè)計(jì)思路 此次設(shè)計(jì)為錄音機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，所以實(shí)驗(yàn)所需要的硬件

7、有指示燈LED（DS0和DS1）、按鍵（WK_UP/KEY0/KEY1/KEY2/TPAD）、串口、TFTLCD模塊、SD卡、SPI FLASH、音頻選擇74HC4052、音頻輸出TDA1308T、音頻編解碼VS1053等硬件，其中TPAD是電容觸摸按鍵，用于播放最近一次錄音。因此需要示燈DS0和DS1、按鍵、串口、TFTLCD模塊、SD卡、SPI FLASH、74HC4052、TDA1308、VS1053和STM32的連接圖。 外部硬件電路設(shè)計(jì)過(guò)程如下。電源部分SD卡STM32F103ZET6指示燈音頻切換串口音頻編碼SPI FLASH音頻輸出觸摸顯示耳機(jī)插口圖2 硬件電路設(shè)計(jì)框圖 2.電路

8、連接和部分芯片簡(jiǎn)介 所有的連接圖都通過(guò)proteus軟件畫(huà)出，因?yàn)閜roteus并沒(méi)有直接的STM32等元件，所以通過(guò)元件制作畫(huà)出，首先繪制元件圖形模型，然后放置元件引腳，最后編輯制作元器件。把制作出的STM32、LCD、SD卡、SPI FLASH、TDA1308、74HC4052、VS1053和按鍵、LED連接在一起，形成外圍硬件連接圖。 （1）按鍵，LED，串口簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖如下。KEY0.KEY1.KEY2用作普通按鍵輸入，分別連接在PE4、PE3、PE2上，這三個(gè)按鍵都是低電平觸發(fā)的，這里并沒(méi)有使用外部上拉電阻，但是STM32的I/O作為輸入的時(shí)候，可以設(shè)置上拉電阻，所以

9、使用STM32的內(nèi)部上拉電阻來(lái)為按鍵提供上拉。WK_UP按鍵連接在PA0上，除了可以作普通按鍵外，還可以用作STM32的喚醒輸入，這個(gè)按鍵時(shí)高電平觸發(fā)的。這些按鍵用來(lái)控制LED和錄音的開(kāi)始暫停等其他按鍵操作。LED0、LED1連接在PB5和PE5上，PWR為電源指示燈。按鍵TPAD是電容觸摸按鍵，并沒(méi)有直接連接在MCU上，而是接在多功能端口上。串口通過(guò)USART1_RX和USART1_TX連接在MCU上，具有單線通信等功能。圖3 STM32、LED、按鍵、串口硬件連接 （2）TFT_LCD簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖如下。TFT_LCD是薄膜晶體管液晶顯示器，可有效的克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使液晶

10、顯示屏的靜態(tài)圖像與掃描數(shù)無(wú)關(guān)，大大提高圖像質(zhì)量。硬件連接的TFT_LCD是一個(gè)通用的液晶模塊接口，OLED是一個(gè)給OLED顯示模塊供電的接口，拼接在一起組和成一個(gè)組合接口，接在TFT_LCD上就可以了。而TFT_LCD模塊通過(guò)STM32的I/O接口接在MCU上，顯示模塊的T_MISO/T_PEN/T_CS/T_SCK用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶觸摸屏的控制，LCD_BL控制背光，液晶復(fù)位信號(hào)RESET直接連接在復(fù)位按鈕上，和MCU共用一個(gè)復(fù)位電路。圖4 STM32、LCD硬件連接 （3）SD卡簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖如下。 SD卡中文翻譯是安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，廣泛應(yīng)用

11、于照相機(jī)等多媒體設(shè)備上。硬件連接的SD卡，P10，P11，P12構(gòu)成SD卡接口方式選擇接口，可以用來(lái)設(shè)置SD卡是工作在SDIO模式還是工作在SPI模式。這次的設(shè)計(jì)是用SPI模式，因此將P10的SD_DT3/SD_CMD/SD_SCK/SD_DT0分別同P12的SD_CS/SPI2_MOSI/SPI2_SCK/SPI2_MISO連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)SD卡和STM32的硬件連接。圖5 STM32、SD卡硬件連接 （4）SPI FLASH簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖。SPI是串行外圍設(shè)備接口，是一種高速的，全雙攻，同步的通信總線。SPI FLASH芯片型號(hào)是W25Q64，該芯片的容量是64Mbit，也就是

12、8MB。硬件連接中的SPI FLASH模塊，也就是W25Q64通過(guò)SPI2和STM32連接在一起，F(xiàn)_CS連接在MCU的PB12上，SPI2_SCK/SPI2_MOSI/SOI2_MISO分別連接在MCU的PB13/PB14/PB15上。圖6 STM32、SPI FLASH模塊硬件連接 （5）74HC4052，TDA1308簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖。74HC4052是一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻的切換，它是一個(gè)雙4路模擬開(kāi)關(guān)。TDA1308是AB類的數(shù)字音頻專用耳機(jī)功放IC，具有低電壓，低失真，高效率等優(yōu)秀功能。硬件連接中的74HC4052模塊，MP3_LEFT/MP3_RIGHT是連接在VS

13、1053上的音頻輸出端，PADIO_L/PADIO_R是RDA5820的音頻輸出端，A_OUTR/A_OUTL是連接在TDA1308上的輸入端，PWM_AUDIO是來(lái)自外部音源輸入，ASEL_A/ASEL_B則是直接連接在MCU上的PD7和PB7上，用來(lái)控制74HC4052的通道選擇。TDA1308的A_OUTR/A_OUTL則正好是來(lái)自74HC4052的音頻輸出信號(hào)。圖7 STM32、74HC4052、TDA1308硬件連接 （6）VS1053簡(jiǎn)介以及和STM32的連接圖。 VS1053是一顆非常強(qiáng)勁的MP3解碼芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)MP3/WAV等各種音頻文件的播放，VS1053擁有一個(gè)高性

14、能的DSP處理器核VS_DSP，通過(guò)SPI控制，芯片內(nèi)部還帶有一個(gè)可變采樣率的立體聲ADC，一個(gè)高性能立體聲DAC和音頻耳機(jī)放大器。硬件連接中的VS1053模塊，MP3_LEFT/MP3_RIGHT這兩個(gè)信號(hào)是連接在74HC4052上的，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)選擇是否輸出MP3音源，TP1/TP2/TP3是3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用于測(cè)試，VS1053通過(guò)7根線連接到MCU上，VS1053通過(guò)STM32的SPI1訪問(wèn)，VS_MISO/VS_MOSI/VS_SCK/VS_SDCS/VS_DREQ/VS_RST7根線分別連接到MCU的PA6/PA7/PA5/PF7/PF6/PC13/PE6上。圖8 STM32、VS10

15、53硬件連接4.3軟件設(shè)計(jì) 1、算法流程圖9 算法流程圖算法流程圖思想： 首先初始化VS1053及其他硬件，然后進(jìn)行RAM測(cè)試和正弦測(cè)試，之后加載SD卡和FLASH，在顯示屏上顯示加載的信息，之后檢測(cè)SD卡并更新字庫(kù)，之后設(shè)置錄音模式，錄音開(kāi)始后會(huì)在屏幕上看到錄音文件和錄音時(shí)間，完成錄音后可以通過(guò)按鍵試聽(tīng)錄音。 2.部分源代碼#include sys.h#include usart.h#include delay.h#include led.h #include lcd.h #include key.h #include usmart.h #include malloc.h #include

16、MMC_SD.h #include ff.h #include exfuns.h#include fontupd.h#include text.h#include vs10XX.h#include mp3player.h#include recorder.h int main(void) u8 key,fontok=0; Stm32_Clock_Init(9);delay_init(72);uart_init(72,9600); LCD_Init();LED_Init(); KEY_Init(); VS_Init(); usmart_dev.init(72); mem_init(); exfu

17、ns_init(); f_mount(fs0,0:,1); f_mount(fs1,1:,1); RST: POINT_COLOR=RED； LCD_ShowString(60,50,200,16,16,RECORDER TEST);LCD_ShowString(60,90,200,16,16,KEY0:STOP&SAVE);LCD_ShowString(60,110,200,16,16,KEY1:REC/PAUSE); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,WK_UP:PLAY ); LCD_ShowString(60,150,200,16,16,2015/12/1

18、1);while(SD_Initialize()LCD_ShowString(60,170,200,16,16,SD Card Error);delay_ms(200);LCD_Fill(20,170,200+20,170+16,WHITE);delay_ms(200); fontok=font_init();if(fontok) LCD_Clear(WHITE); POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(60,70,200,16,16,SD Card OK);LCD_ShowString(60,90,200,16,16,Font Updating.);key=upda

19、te_font(20,110,16);while(key) LCD_ShowString(60,110,200,16,16,Font Update Failed!);delay_ms(200);LCD_Fill(20,110,200+20,110+16,WHITE);delay_ms(200); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,Font Update Success!);delay_ms(1500);LCD_Clear(WHITE); goto RST; while(1)Show_Str(60,170,200,16,存儲(chǔ)器測(cè)試.,16,0);printf(Ram Test:0X%04Xrn,VS_Ram_Test(); Show_Str(60,170,200,16,正弦波測(cè)試.,16,0); VS_Sine_Test(); Show_Str(60,170,200,16,錄音機(jī),16,0); recoder_play(