基于STC12C5A60S2_單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王躍東燕山大學(xué)里仁學(xué)院2014年 6月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 院： 里仁學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué)生 姓名： 王躍東 學(xué) 號(hào)： 101308061123 指導(dǎo) 教師： 荊楠 答辯 日期： 2014年6月21日 燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)論文任務(wù)書學(xué)院：里仁學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電子與通信工程系學(xué)號(hào)10010402008學(xué)生姓名王躍東專 業(yè)班 級(jí)通信2班題目題目名稱基于STC12C5A60S2單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì)( )；工程

2、技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型( )；理論研究型( )；計(jì)算機(jī)軟件型( )；綜合型( )。2.管理類( )；3.外語類( )；4.藝術(shù)類( )。題目類別1.畢業(yè)設(shè)計(jì)( ) 2.論文( )題目來源科研課題( ) 生產(chǎn)實(shí)際( )自選題目( ) 主要內(nèi)容目標(biāo)：基于STC12C5A60S2單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1、掌握STC12C5A60S2單片機(jī)，液晶顯示模塊，MP3模塊的工作原理2、掌握keil C51編程語言及uVision2集成開發(fā)環(huán)境3、電路實(shí)現(xiàn)的功能：可單曲循環(huán)播放，所有曲目隨機(jī)播放，所有曲目順序播放，可任意指定某個(gè)曲目播放，可拖動(dòng)曲目播放進(jìn)度。在液晶屏顯示曲目名稱及編號(hào)，顯示歌曲動(dòng)態(tài)均衡效果，顯

3、示曲目播放進(jìn)度?？蓪?duì)曲目重新排序，可調(diào)節(jié)音量?；疽?、認(rèn)真閱讀相關(guān)書籍、文獻(xiàn)；2、完成MP3播放器電路的設(shè)計(jì)，繪制電路原理圖，搭硬件電路，用c語言編寫程序，完成上述功能。3、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份,格式符合燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范，用Word排版。4、翻譯與課題內(nèi)容相關(guān)的外文資料一份。參考資料1、STC12C5A60S2單片機(jī)相關(guān)應(yīng)用教材。(生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書)2、液晶顯示模塊，MP3模塊工作手冊(cè)。(生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書)3、基于STC12C5A60S2單片機(jī)MP3播放器相關(guān)開發(fā)案例(中國期刊全文數(shù)據(jù)庫，維普全文數(shù)據(jù)庫，方學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫)4、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)教材，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)教材(圖

4、書館)周 次14周58周912周1316周1718周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱文獻(xiàn)資料，電路設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)程序調(diào)試軟硬件聯(lián)調(diào)軟硬件聯(lián)調(diào)撰寫論文，準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師：荊楠職稱：講師 2014年3月10日系級(jí)教學(xué)單位審批：胡正平 2014年3月10日摘要摘要隨著高端電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，具有音頻播放功能的電子產(chǎn)品在各種場合的需求也日益增多，MP3播放器是電子產(chǎn)品發(fā)展中的一款重要產(chǎn)品，本文對(duì)基于STC12C5A60S2單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。首先本次設(shè)計(jì)處理器采用STC12C5A60S2作為MCU，采用基于SPI協(xié)議的音頻解碼芯片VS1003實(shí)現(xiàn)音頻解碼功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)采用SD卡來實(shí)現(xiàn)音頻

5、播放功能，在軟件設(shè)計(jì)上使用FAT32文件系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行管理。本文的音頻播放過程是STC12C5A60S2單片機(jī)通過SPI接口從SD卡中讀出將要播放的音頻數(shù)據(jù)，再通過SPI接口將音頻數(shù)據(jù)傳送至音頻解碼芯片VS1003進(jìn)行解碼播放，從而實(shí)現(xiàn)MP3播放功能。關(guān)鍵詞：MP3播放器；音頻解碼；STC12C5A60S2單片機(jī)IIIAbstractWith the rapid development of high-end electronic products,electronic products with audio playback on various occasions needs are al

6、so increasing, MP3 players,electronic product development is an important product,the paper STC12C5A60S2 microcontroller based MP3 player design and implementation of a detailed study. First,this design as a control processor STC12C5A60S2 MCU,based audio decoder chip VS1003 SPI protocol for audio de

7、coding,data storage media using the SD card for audio playback,use the FAT32 file system for file management software design . The design process is STC12C5A60S2 audio playback through the SPI interface microcontroller reads the audio data to be played back from the SD card,and then through the SPI

8、interface to transfer audio data to the audio decoder chip VS1003 decode playback,enabling MP3 playback.Keywords：MP3 player; audio decoding; STC12C5A60S2 SCM目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題研究的背景及意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 發(fā)展趨勢(shì)及存在的問題41.4 本文研究的內(nèi)容及主要結(jié)構(gòu)5第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)72.1 MP3原理概述及框圖72.2 STC12C5A60S2單片機(jī)控制模塊82.2.1 TC12

9、C5A60S2單片機(jī)簡介82.2.2 單片機(jī)核心電路102.3 VS1003音頻解碼模塊112.3.1 VS1003解碼芯片簡介112.3.2 內(nèi)部寄存器122.3.3 數(shù)據(jù)通信162.3.4 模塊設(shè)計(jì)及其與單片機(jī)的鏈接172.4 存儲(chǔ)模塊172.4.1 SD卡存儲(chǔ)芯片簡介172.4.2 SD存儲(chǔ)卡硬件結(jié)構(gòu)與接口模式192.4.3 SD命令192.4.4 SD存儲(chǔ)卡連接圖212.5 顯示模塊222.5.1 LCD1602顯示屏簡介222.5.2 單片機(jī)與顯示屏硬件連接圖252.6 按鍵模塊252.7 復(fù)位電路模塊262.8 晶振模塊272.9 本章小結(jié)27第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)293.1 FAT

10、32文件系統(tǒng)簡介293.2 主程序設(shè)計(jì)293.2.1 主程序設(shè)計(jì)思想293.2.2 工作流程303.3 MP3音頻文件讀取播放相關(guān)軟件設(shè)計(jì)313.3.1 SD存儲(chǔ)卡初始化313.3.2 SD存儲(chǔ)卡寫命令313.3.3 讀SD存儲(chǔ)卡單塊數(shù)據(jù)313.3.4 VS1003寫指令323.3.5 VS1003初始化343.4 軟件測試353.5 硬件測試353.6 本章小結(jié)36結(jié)論39參考文獻(xiàn)41致謝43附錄145附錄251附錄357附錄461第1章 緒論第1章 緒論MP3播放器以其小巧的體積，強(qiáng)大的功能，優(yōu)質(zhì)的音質(zhì)而備受人們的青睞。如果把他嵌入到單片機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)音頻輸出，那么對(duì)系統(tǒng)的增色將是不言而喻

11、的，如果用單片機(jī)來單獨(dú)解碼MP3文件是不可能的，所以我們要利用專門的解碼芯片來進(jìn)行，用單片機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行控制，本文將從軟件和硬件方面詳細(xì)介紹基于VS1003解碼芯片的MP3音頻播放過程。1.1 課題研究的背景及意義MP3是一種音頻壓縮技術(shù)，其全稱是動(dòng)態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3(Moving Picture Experts Group Audio Layer )，簡稱MP3。它的設(shè)計(jì)是為了能夠大幅降低音頻數(shù)據(jù)量。利用這種壓縮技術(shù)將音樂壓縮成容量較小的文件，對(duì)于大多數(shù)用戶來說壓縮后的音質(zhì)與壓縮前的音質(zhì)沒有明顯的下降。這種壓縮標(biāo)準(zhǔn)是由德國的一個(gè)研究組織發(fā)明出來的，將用MP3形式存放的音樂叫做MP3音

12、樂，能播放MP3格式的音頻播放器被稱作MP3播放器。MP3是利用了人耳對(duì)于高頻信號(hào)不敏感的特性，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，將頻域信號(hào)劃分成若干個(gè)頻段，對(duì)于不同的頻段，采用不同的壓縮率，高頻段采用較高的壓縮率，低頻段采用較低的壓縮率，采用這種方法，拋棄了人耳不敏感的高頻信號(hào)，保留低頻信號(hào)，在基本不改變音質(zhì)的基礎(chǔ)上，降低了文件容量。MP3分為耳機(jī)MP3和外放MP3，一般來說耳機(jī)MP3具有更好的音質(zhì)，但是對(duì)人耳有傷害，新型MP3采用外放形式，對(duì)人耳沒有傷害，更受到消費(fèi)者的青睞。便攜式音樂播放器的歷史是從1979年Sony的Walkman TPS-12隨身聽的問世開始的。這臺(tái)磁帶機(jī)音樂系統(tǒng)開啟了個(gè)人娛

13、樂市場的大門，在此之前人們只能在家里用錄音機(jī)欣賞音樂。至今，便攜式音樂播放器產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)歷了磁帶機(jī)、CD機(jī)、MD播放器、MP3播放器四個(gè)階段。1980年，索尼公司和飛利浦公司聯(lián)合制定了數(shù)字音頻光盤格式的標(biāo)準(zhǔn)，光盤直徑12cm，采樣頻率44.1khz，比特率1411.2kbps，16位音頻數(shù)據(jù)，CD的音質(zhì)幾乎達(dá)到了無損的標(biāo)準(zhǔn)。索尼公司在1982年推出的D-50是真正意義上的CD隨身聽，CD隨身聽的序幕由此拉開，在1990年達(dá)到了鼎盛。時(shí)至今日，不管音樂播放器如何發(fā)展，CD播放器的完美音質(zhì)永遠(yuǎn)不會(huì)被淘汰，即使它在體積上存在著缺陷。1989年，德國人Brandenburg的博士論文，為MP3這一數(shù)字音

14、頻壓縮技術(shù)提供了理論依據(jù)。1995年誕生的MP3標(biāo)準(zhǔn)具有較高的壓縮比以及較小的音質(zhì)損失，具有劃時(shí)代的意義。隨著這種音頻壓縮技術(shù)的誕生和流行，MP3隨身聽得到了開發(fā)和利用。在MP3標(biāo)準(zhǔn)誕生不久，在20世紀(jì)90年代中后期，MP3播放器便正式登場。從1995年上半年開始到整個(gè)90年代后期，MP3開始在因特網(wǎng)上蓬勃發(fā)展。MP3的流行主要得益于如Nullsoft于1997年發(fā)布的Winamp和Napster于1999年發(fā)布的Napster這樣的公司和軟件包的成功，他們之間相互促進(jìn)發(fā)展。1998年韓國世韓公司推出了世界上第一臺(tái)MP3播放器MPManF10。MPMan取意于MP3與WALKMAN的結(jié)合。MP

15、ManF10的體積為70*90*16.5mm，體重為65g，可謂非常輕巧。在世韓的這款MP3給人們帶來驚喜之后，美國的帝盟公司于1998年底推出了 Rio PMP300，這款MP3給全世界留下了深刻的印象。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可下載互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)的MP3。MP3文化的標(biāo)志Apple ipod。誕生于2001年10月，他并不出色：價(jià)格高、音質(zhì)一般、使用時(shí)間短以及缺乏對(duì)windows的支持等等，然而它是第一個(gè)把互聯(lián)網(wǎng)音樂與MP3隨身聽捆綁銷售的產(chǎn)品。直到2004年，MP3行業(yè)迎來了他不平凡的一年，隨著隨身聽的發(fā)展，人們已經(jīng)被MP3小巧的外形以及高品質(zhì)的音樂所征服，無論是本身的品質(zhì)還是市場的銷售情況來看，M

16、P3已經(jīng)成為隨身聽市場的霸主。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀MP3是采用國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG中的第三層音頻壓縮模式，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮的一種格式。MPEG聲音壓縮算法是一種通用的聲音編碼技術(shù)，它對(duì)音源的性質(zhì)沒有作任何假設(shè)，而是利用人耳的聽覺特性對(duì)聲音進(jìn)行壓縮。MPEG音頻層根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度劃分為三層，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分別對(duì)應(yīng)MP1、MP2、MP3這三種聲音文件，并根據(jù)不同的用途，使用不同層次的編碼。MPEG音頻編碼的層次越高，編碼器越復(fù)雜，壓縮率也越高，MP1和MP2的壓縮率分別為41 和61-81，而MP3的壓縮率則高達(dá)101-121。也就是說，一分鐘CD音質(zhì)的

17、音樂，未經(jīng)壓縮需要10MB的存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過MP3壓縮編碼后只有1MB左右。2005年MP3將逐漸淡化音樂播放器的角色，而向媒體播放器轉(zhuǎn)變。瀏覽圖片、播放音樂、欣賞影片、享受游戲，媒體播放器幾乎能做到我們所需要的所有娛樂活動(dòng)，現(xiàn)在甚至還能作CF、SD讀卡器，當(dāng)作一款數(shù)碼伴侶亦無不可，海量的存儲(chǔ)空間和高速USB2.0傳輸接口讓一切變得輕而易舉。作為移動(dòng)硬盤也是它們的本分之一，甚至還能接其他USB設(shè)備。而一直困擾媒體播放器發(fā)展的價(jià)格和電池續(xù)航因素也將有大的突破9。從1998年，韓國世韓公司推出了世界上第一臺(tái)MP3播放器到現(xiàn)在，MP3播放器逐步成為電子市場上的熱銷產(chǎn)品，受到廣大音樂愛好者的歡迎。隨著

18、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在信息家電和行業(yè)應(yīng)用手持信息設(shè)備等信息終端類產(chǎn)品中，具備MP3功能已成為此類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)之一。如我們常見的智能手機(jī)、電子詞典、一般都具有MP3的功能實(shí)現(xiàn)。從第一款MP3的誕生，到現(xiàn)在十六年多的積累，MP3隨身聽市場總量迅速擴(kuò)大，成為電子信息行業(yè)新的增長點(diǎn)。MP3隨身聽正以無可比擬的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為傳統(tǒng)磁帶隨身聽、CD隨身聽之后市場上新的競爭者。種種跡象表明，中國MP3市場正迎來了自己的黃金季節(jié)。根據(jù)國內(nèi)權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)CCID統(tǒng)計(jì)顯示，繼2002年高達(dá)135.7%的增長之后，2003年，國內(nèi)MP3市場再度井噴，售量為177.3萬臺(tái)，增長高達(dá)235.8。目前，MP3正以每年100-2

19、00%的速度不斷蠶食這個(gè)巨大的市場，據(jù)統(tǒng)計(jì)2008年MP3市場總量將達(dá)到1800萬臺(tái)。我們可以很清楚的看到MP3行業(yè)的前景！從MP3發(fā)展的現(xiàn)狀與前景來說， MP3隨身聽產(chǎn)業(yè)進(jìn)入門檻雖然低，但技術(shù)含量卻不低。如今，網(wǎng)絡(luò)視頻資源已經(jīng)十分豐富，這其中，real公司推出的Rm和Rmvb格式幾乎占據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻格式的80%以上份額，市場和用戶群相當(dāng)龐大，促使這些免費(fèi)資源能被人們隨身使用是播放器廠商一直以來追求的目標(biāo)。在此情況下，支持Rm/Rmvb格式的視頻播放器應(yīng)運(yùn)而生，2007年是其大發(fā)展的一年，Real播放器時(shí)代已經(jīng)來臨。2008年，提供對(duì)RM/RMVB全規(guī)格文件支持的MP3產(chǎn)品已經(jīng)成為了MP3市場新的

20、爭奪點(diǎn)。1.3 發(fā)展趨勢(shì)及存在的問題展望2010以后的MP3發(fā)展方向，可以從以下幾個(gè)方向來看：從企業(yè)的角度上來講，好的企業(yè)在產(chǎn)品方面和其它行業(yè)一樣，都注重如下三個(gè)方面：重視產(chǎn)品款式：在新產(chǎn)品開發(fā)方面投入大。對(duì)MP3隨身聽來說，一款優(yōu)秀的款式有時(shí)候能讓一個(gè)品牌知名度迅速提升。這就是品牌傳播的口碑效應(yīng)。重視產(chǎn)品質(zhì)量：由于目前MP3隨身聽技術(shù)含量相對(duì)較高，國內(nèi)以O(shè)EM方式生產(chǎn)的產(chǎn)品相對(duì)故障率也較高，調(diào)查表明國產(chǎn)MP3隨身聽的平均返修率在10%-15%，有的甚至達(dá)到40%。 重視服務(wù)：隨身聽的時(shí)尚屬性，必須有強(qiáng)大的互動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)，比如說，MP3音樂的來源，MP3格式英語學(xué)習(xí)資料的來源，MP3隨身聽的升級(jí)

21、、屏幕保護(hù)畫面的下載等。除此之外，另一個(gè)不得不重視的問題是維修服務(wù)。 從消費(fèi)者的角度來說，消費(fèi)者選擇MP3是因?yàn)樗p巧、時(shí)尚、音樂格式存、下載方便，以及無窮的衍生功能，如FM收音機(jī)、轉(zhuǎn)錄、錄音等。從市場導(dǎo)向宏觀來看，首先價(jià)格將趨于穩(wěn)定，1G甚至更高容量的MP3將成為主流。2005年MP3 廠商在沉寂一段時(shí)間后，將再度發(fā)力。并且由于長時(shí)間的積累，MP3產(chǎn)品有望實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。尤其是大容量硬盤型MP3有可能迅速取代大容量閃存型MP3成為主流的高端產(chǎn)品；其次MP3向多功能化發(fā)展。到目前為止MP3已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)成熟的地步，但是隨著人不斷增長的物質(zhì)文化需求，MP3還是有需要改進(jìn)的地方，例如，容量小，價(jià)格

22、較高。盡管閃存已經(jīng)經(jīng)歷了幾次大的降價(jià)，有質(zhì)量保證的閃存MP3的售價(jià)還是過高；此外，換歌麻煩，雖然現(xiàn)在的MP3都支持線錄了，但畢竟自己找CD來錄制的機(jī)會(huì)很少。絕大多數(shù)時(shí)候用戶還是得老老實(shí)實(shí)與PC聯(lián)機(jī)來換歌。有的MP3直接有內(nèi)置的USB口用起來還方便一點(diǎn)，沒有直接USB口的可就麻煩了。有時(shí)想換幾首歌聽聽，一想到與電腦聯(lián)機(jī)的麻煩連聽歌的沖動(dòng)都沒了?，F(xiàn)在的新型MP3已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了USB2.0傳輸，理論上傳輸速度要比USB1.1快幾十倍，可畢竟還是得開電腦才能換歌。1.4 本文研究的內(nèi)容及主要結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。要完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先要掌握ST

23、C12C5A60S2單片機(jī)的特點(diǎn)及功能，以便熟練運(yùn)用該型號(hào)單片機(jī)，在此基礎(chǔ)上我還需要了解液晶顯示模塊的工作原理，此外還要系統(tǒng)的了解MP3的工作原理，掌握keilC51編程語言及uVision2集成開發(fā)環(huán)境，并能夠熟練編寫程序。硬件電路實(shí)現(xiàn)的功能：可單曲循環(huán)播放，所有曲目順序播放，可任意指定某個(gè)曲目播放，可拖動(dòng)曲目播放進(jìn)度。在液晶屏顯示曲目名稱及編號(hào)，顯示歌曲動(dòng)態(tài)均衡效果，顯示歌曲播放進(jìn)度。可對(duì)曲目重新排序，可調(diào)節(jié)音量。在MP3播放器的設(shè)計(jì)過程中最主要的是存儲(chǔ)芯片和解碼芯片，本次設(shè)計(jì)所采用的存儲(chǔ)芯片是SD卡，采用的解碼芯片是VS1003解碼芯片。全文共分為三章，具體的內(nèi)容安排如下：第1章主要介紹

24、了MP3的背景、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及存在的問題，以及本課題的意義。第2章主要介紹了基于STC12C5A60S2 單片機(jī)MP3播放器的基本工作原理及原理框圖，又分別介紹了MP3播放器所需要芯片及硬件電路設(shè)計(jì)，并分別對(duì)MP3的各模塊進(jìn)行了介紹，包括單片機(jī)控制模塊、VS1003音頻解碼模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、按鍵模塊、晶振模塊。第3章主要介紹了主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及軟硬件測試結(jié)果。61第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 MP3原理概述及框圖本系統(tǒng)采用的控制核心是STC公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2 單片機(jī)，通過所編程序讀取SD卡中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到單片機(jī)，然后單片機(jī)再將數(shù)據(jù)傳送

25、到VS1003解碼芯片進(jìn)行解碼，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將解碼出來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)進(jìn)行音頻放大，再經(jīng)過低通濾波到耳機(jī)輸出口，我們就可以聽到音樂了。圖2-1所示為MP3播放器系統(tǒng)原理框圖。圖2-1 系統(tǒng)原理框圖本系統(tǒng)可分為STC12C5A60S2 單片機(jī)控制模塊，存儲(chǔ)模塊，VS1003解碼模塊，顯示模塊，按鍵模塊，晶振模塊。STC12C5A60S2 單片機(jī)控制模塊是MP3播放器的核心控制器，單片機(jī)將各個(gè)模塊協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)MP3播放功能。通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制功能。存儲(chǔ)模塊是用來存儲(chǔ)音頻文件，單片機(jī)從存儲(chǔ)卡中讀出數(shù)據(jù)給VS1003解碼。VS1003解碼

26、模塊將單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼播放，顯示模塊用來顯示歌曲名字，音量大小及播放動(dòng)態(tài)均衡效果。按鍵模塊用來控制音量，選擇歌曲。本系統(tǒng)用的單片機(jī)是STC12C5A60S2 ，該列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代8051型單片機(jī)。通常使用STC-ISP軟件，該單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。圖2-2為硬件連接實(shí)物圖：圖2-2 硬件連接實(shí)物圖2.2 STC12C5A60S2單片機(jī)控制模塊2.2.1 TC12C5A60S2單片機(jī)簡介STC12C5A60S2 單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍；內(nèi)部集成MAX810專

27、用復(fù)位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下1：增強(qiáng)型8051 CPU，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80511。工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V- 3.3V(5V單片機(jī))。工作頻率范圍：0 - 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0420MHz。用戶應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)。片上集成1280字節(jié)RAM。通用I/O口(36/40/44個(gè))，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)；可設(shè)置成四

28、種模式；準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏；每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過55mA1。ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器；可通過串口(P3.0/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。圖2-3 STC12C5A62S2單片機(jī)引腳圖有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)?？撮T狗。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路(外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地)。外部掉電檢測電路：在P4.6口有一個(gè)低壓門檻比較器5V單片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%，3.3V

29、單片機(jī)為1.30V，誤差為+/-3%。時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi)) 用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘；常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz15.5MHz ；3.3V單片機(jī)為： 8MHz12MHz；精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)1。共4個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，16位定時(shí)器T0和T1，沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器。2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T

30、0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘。外部中斷I/O口7路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒， INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通過寄存器設(shè)置到P4.2 )，CCP1/P1.4 (也可通過寄存器設(shè)置到P4.3)。PWM(2路)/PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列2路)，也可用來當(dāng)2路D/A使用，也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器，也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)。A/D轉(zhuǎn)換，10位精度

31、ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)18.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口。STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過寄存器設(shè)置到P4.3)。工作溫度范圍：-40-+85(工業(yè)級(jí)) / 0-75(商業(yè)級(jí))21.封裝：PDIP-40，LQFP-44，LQFP-48 ；I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595(均可級(jí)聯(lián))來擴(kuò)展I/O口，還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口

32、，或用雙CPU，三線通信，還多了串口。2.2.2單片機(jī)核心電路單片機(jī)模塊是MP3播放系統(tǒng)的核心模塊，單片機(jī)通過各引腳與各模塊相連來實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，在單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，晶振與單片機(jī)的18、19引腳相連從而為電路提供時(shí)鐘頻率。單片機(jī)的P0口、p2.7、p3.6、p3.7口與液晶顯示屏連接，從而在MP3播放時(shí)實(shí)現(xiàn)顯示功能。單片機(jī)的P1口與MP3模塊相連實(shí)現(xiàn)音頻文件的解碼播放。單片機(jī)的p2.0、 p2.1、 p2.2、 p2.3引腳與按鍵相連實(shí)現(xiàn)對(duì)音量與曲目選擇的控制。單片機(jī)核心電路如圖2-4所示。圖2-4 單片機(jī)核心電路2.3 VS1003音頻解碼模塊2.3.1 VS1003解碼芯片簡介VS1

33、003是由荷蘭VLSI公司出品的一款單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM解碼芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2-5，其擁有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP，5k的指令RAM，0.5k的數(shù)據(jù)RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口，4個(gè)通用I/O口，一個(gè)UART口，同時(shí)片內(nèi)還帶有一個(gè)可變采樣率的ADC、一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機(jī)放大器。VS1003通過一個(gè)串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統(tǒng)的從機(jī)。輸入的比特流被解碼，然后通過一個(gè)數(shù)字控制器到達(dá)一個(gè)18位過采樣多位DAC。通過串行總線控制解碼器。除了基本的解碼，在用戶RAM中他還可以做其他特殊應(yīng)用，例如DSP音效處理，該芯片的主要

34、特點(diǎn)如下：解碼MPEG 1&2音頻層III(CBR+VBR+ABR)，WMA 4.0/4.1/7/8/9的所有配置文件(5-384kbit/s的)，WAV(PCM+IMAADPCM)、MIDI/SP-MIDI文件。能解碼MPEG1與MPEG2音頻層III(CBR+VBR+ABR)、WMA4.0/4.1 /7/8/95384kbps流、WAV(PCM+IMA ADPCM)、產(chǎn)生MIDI/SPMIDI文件。對(duì)話筒輸入或線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行IMA ADPCMM編碼。支持MP3和WAVV流。高低音控制。單時(shí)鐘1213MHz。圖2-5 VS1003芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部PLLL鎖相環(huán)時(shí)鐘倍頻器。低功

35、耗。內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器，兩聲道間無相位差。內(nèi)含能驅(qū)動(dòng)30 歐負(fù)載的耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器。模擬，數(shù)字，I/O單獨(dú)供電。 為用戶代碼和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的5.5KB片上RAM。串行的控制/數(shù)據(jù)接口?？杀挥米魑⑻幚砥鞯膹臋C(jī)。特殊應(yīng)用的SPI Flash引導(dǎo)。借高度用途的UART接口。新功能可以通過軟件和4 GPIO添加。2.3.2 內(nèi)部寄存器VS1003包含16個(gè)16位的寄存器，寄存器的地址為0X00XF；除了模式寄存器(MODE，0X0)和狀態(tài)寄存器(STATUS，0X1)在復(fù)位后初始值分別為0X800和OX3C外，其余寄存器在VS1003初始化后的值均為0。下面將對(duì)VS1003的各寄存器進(jìn)行介紹。MOD

36、E(地址：0X0，可讀寫)bit0:SM_DIFF。SM_DIFF=0正常音頻相位；SM_DIFF=1左聲道反轉(zhuǎn)。當(dāng)SM_DIFF置位時(shí)，VS1003將左聲道反相輸出，立體聲輸入將產(chǎn)生環(huán)繞效果，對(duì)于單聲道輸入將產(chǎn)生差分(反相)左/右聲道信號(hào)。bit1:SM_SETTOZERO。置零。bit2:SM_RESET。SM_RESET=1，VS1003軟復(fù)位。軟復(fù)位之后該位會(huì)自動(dòng)清零。bit3:SM_OUTOFWAV。SM_OUTOFWAV=1，停止WAV解碼。當(dāng)你要中途停止WAV、WMA或者M(jìn)IDI文件的解碼時(shí)，置位SM_OUTOFWAV，并向VS1003持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)(對(duì)于WAV文件發(fā)送0)，直到將

37、SM_OUTOFWAV清零，同時(shí)SCI_HIDAT1也將被清零。bit4:SM_PDOWN。SM_PDOWN=1，軟件省電模式，該模式不及硬件省電模式(可由VS1003的XRESET來激活)。bit5:SM_TESTS。SM_TESTS=1，進(jìn)入SDI測試模式。bit6:SM_STREAM。SM_STREAM=1，使能VS1003的流模式。bit7:SM_PLUSV。SM_PLUSV=1，MP3+V解碼使能。bit8:SM_DACT。SM_DACT=0，SCLK上升沿有效；SM_DACT=1，SCLK下降沿有效。bit9:SM_SDIORD。SM_SDIORD=0，SDI總線字節(jié)數(shù)據(jù)MSB在前

38、，即須先發(fā)送MSB。SM_SDIORD=1，SDI總線字節(jié)數(shù)據(jù)LSB在前，即須先發(fā)送LSB。該位的設(shè)置不會(huì)影響SCI總線。bit10:SM_SDISHARE。SM_SDISHARE=1，SDI與SCI將共用一個(gè)片選信號(hào)(同時(shí)SM_SDINEW=1)，即將XDCS與XCS這兩根信號(hào)線合為一條，能省去一個(gè)IO口。bit11:SM_SDINEW。SM_SDINEW=1，VS1002本地模式(新模式)。VS1003在啟動(dòng)后默認(rèn)進(jìn)入該模式。(這里所說的模式指的是總線模式) bit12:SM_ADPCM。SM_ADPCM=1，ADPCM錄音使能。同時(shí)置位SM_ADPCM和SM_RESET將使能VS1003

39、的IMA ADPCM錄音功能。bit13:SM_ADPCM_HP。SM_ADPCOM_HP=1，使能ADPCM高通濾波器。同時(shí)置位SM_ADPCM_HP、SM_ADPCM和SM_RESET將開啟ADPCM錄音用高通濾波器，對(duì)錄音時(shí)的背景噪音有一定的抑制作用。bit14:SM_LINE_IN。錄音輸入選擇，SMLINE_IN=1，選擇線入(line in)。SM_LINE_IN=0，選擇麥克風(fēng)輸入(默認(rèn))。SCI_STATUS(地址：0X1，可讀寫) SCI_STATUS為VS1003的狀態(tài)寄存器，提供VS1003當(dāng)前狀態(tài)信息。SCI_BASS(地址：0X2，可讀寫) 重音/高音設(shè)置寄存器。VS

40、1003內(nèi)置重音增強(qiáng)器VSBE是種高質(zhì)量重音增強(qiáng)DSP算法，能夠最大限度的避免音頻削波。當(dāng)SB_AMPLITUDE(bit:74)不為零時(shí)，重音增強(qiáng)器將使能。可以根據(jù)個(gè)人需要設(shè)置SB_AMPLITUDE。例如，SCI_BASS=0x00f6，即對(duì)60Hz以下的音頻信號(hào)進(jìn)行15dB的增強(qiáng)。當(dāng)ST_AMPLITUDE(bit:1512)不為零時(shí)高音增強(qiáng)將使能。SCI_BASS=0x7a00，即10kHz以上的音頻信號(hào)進(jìn)行10.5dB的增強(qiáng)。SCI_CLOCKF(地址：0X3，可讀寫) bit15bit13:SC_MULT。時(shí)鐘輸入XTALI的倍頻設(shè)置，設(shè)置之后將啟動(dòng)VS1003內(nèi)置的倍頻器。bit

41、12bit11:SC_ADD。用于在WMA流解碼時(shí)給倍頻器增加的額外的倍頻值。bit10bit0:SC_FREQ。當(dāng)XTALI輸入的時(shí)鐘不是12.288M時(shí)才需要設(shè)置該位段。其默認(rèn)值為0，即VS1003默認(rèn)使用的是12.228M的輸入時(shí)鐘。SCI_DECODE_TIME(地址：0X4，可讀寫) 解碼時(shí)間寄存器。當(dāng)進(jìn)行正確的解碼時(shí)，讀取該寄存器可以獲得當(dāng)前的解碼時(shí)長(單位為秒)?？梢愿脑摷拇嫫鞯闹?，但是新值須要對(duì)該寄存器進(jìn)行兩次寫操作。在每次軟件復(fù)位或是WAV( P CM、IMA ADPCM、WMA、MIDI)解碼開始與結(jié)束時(shí)SCI_DECODE_TIME的值將清零。SCI_AUDATA(地址

42、：0X5，可讀寫) 當(dāng)進(jìn)行正確的解碼時(shí)，該寄存器的值為當(dāng)前的采樣率(bit:15bit1)和所使用的聲道(bit0)。采樣率須為2的倍數(shù)。bit0=0，單聲道數(shù)據(jù)，bit0=1，立體聲數(shù)據(jù)。寫該寄存器半直接改變采樣率。SCI_WRAM(地址：0X6，可讀寫) 讀寄存器用來加載用戶應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)到VS1003的指令的數(shù)據(jù)RAM中。起始地址在SCI_WRAMADDR中進(jìn)行設(shè)置，且須先于讀寫SCI_WRAM。對(duì)于16位的數(shù)據(jù)可以在進(jìn)行一次SCI_WRAM的讀寫中完成；而對(duì)32位的指令字來說則需要兩次連續(xù)讀寫。字節(jié)順序是大端模式，即高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。在每一次完成全字讀寫后，內(nèi)部指針將自動(dòng)增加。S

43、CI_WRAMADDR(地址：0X7，可讀寫) 用于設(shè)置RAM讀寫的首地址。 SPI_HDAT0、SPI_HDAT1(地址：0X8，只讀) 這兩個(gè)寄存器用來存放所解碼的音頻文件的相關(guān)信息，為只讀寄存器。當(dāng)為WAV文件時(shí)，SPI_HDAT0=0X7761，SPI_HDAT1=0X7665。當(dāng)為WMA 文件時(shí)，SPI_HDAT0的值為解碼速率(字節(jié)/秒)，要轉(zhuǎn)換為位率的話則將SPI_HDAT0的值乘8即可，SPI_HDAT1=0X574D。當(dāng)為MP3文件時(shí)，SPI_HDAT0和SPI_HDAT1包含較為復(fù)雜的信息(來自于解壓之后的MP3文件頭)，包括當(dāng)前正在解碼的MP3文件的采樣率、位率等。復(fù)位后

44、SPI_HDAT0和SPI_HDAT1將清零。SCI_AIADDR(地址：0XA，可讀寫) 用戶應(yīng)用程序起始地址，先于SCI_WRAMADDR和SCI_WRAM進(jìn)行初始化。如果沒有使用任何用戶應(yīng)用程序，則該寄存器不應(yīng)進(jìn)行初始化，或是將其初始化為零。SCI_VOL(地址：0XB，可讀寫) 音量控制寄存器。高八位用于設(shè)置左聲道，低八位用于設(shè)置右聲道。設(shè)置值為最大值是的衰減倍數(shù)，步進(jìn)值為0.5dB，范圍為0到255最大值是的設(shè)置值為0x0000，而靜音為0xffff。例如，左聲道：2.0dB，右聲道：3.5dB，則SCI_VOL=(4X256)+7=0x0407。硬件復(fù)位將使SCI_VOL清零(最大

45、音量)，而軟件復(fù)位將不改變音量設(shè)置值。(設(shè)置靜音(SCI_COL=0XFFFF)將關(guān)閉模擬部分的供電) SCI_AICTRLX(地址：0XC0XF，可讀寫) 用于訪問用戶應(yīng)用程序。2.3.3 數(shù)據(jù)通信單片機(jī)STC12C5A60S2是通過SPI總線方式與解碼芯片VS1003進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。VS1003通過串行命令接口SCI和串行數(shù)據(jù)接口SDI來接收核心控制器STC12C5A60S2的控制命令和MP3的數(shù)據(jù)：通過XCS、XDCS引腳的高低位設(shè)置來確認(rèn)哪一個(gè)接口處于傳送狀態(tài)。VS1003通過SCI口寫入特定寄存器來實(shí)現(xiàn)控制功能。在音頻解碼系統(tǒng)中，要以VS1003為從機(jī)數(shù)據(jù)應(yīng)答模塊得到順暢的模擬音頻流

46、，必須依據(jù)VS1003關(guān)于SPI協(xié)議下其自身特定的SPI工作原理對(duì)STC12C5A60S2進(jìn)行編程控制才能實(shí)現(xiàn)。VS1003特定的SPI協(xié)議可分為兩類：SCI傳輸和SDI傳輸，SCI傳輸是指VS1003為實(shí)現(xiàn)基于SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸而率先進(jìn)行的命令傳輸。該命令傳輸也是基于SPI協(xié)議，但具體協(xié)議內(nèi)容因命令的不同而不同。STC12C5A60S2必須完全依據(jù)SCI命令的協(xié)議格式去編寫代碼才有可能實(shí)現(xiàn)初步的SPI通信。由于SPI協(xié)議本身是全雙工的同步通信方式，因此對(duì)于SCI傳輸過程，VS1003定義了讀、寫2套命令操作機(jī)制。寫命令操作相對(duì)于讀命令操作更為重要，主要用于告知從機(jī)關(guān)與數(shù)據(jù)通信的具體類別，二

47、度命令操作只在某些調(diào)試中用于監(jiān)視通信是否正常。數(shù)據(jù)應(yīng)答是衡量SPI數(shù)據(jù)是否被從機(jī)正確接收和從機(jī)是否準(zhǔn)備接收下一批SPI數(shù)據(jù)的重要標(biāo)識(shí)信號(hào)。在硬件上該控制位是獨(dú)立的，是VS1003獨(dú)有的數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回管腳。畢竟無論是SCI傳輸還是SDI傳輸，VS1003在整個(gè)系統(tǒng)的SPI傳輸中都是完全被動(dòng)的接收數(shù)據(jù)的，VS1003還承擔(dān)著實(shí)時(shí)處理音頻數(shù)據(jù)的責(zé)任，如果VS1003的處理時(shí)序與主機(jī)的傳輸時(shí)序發(fā)生了沖突，那么VS1003被動(dòng)接收的數(shù)據(jù)將變得無效，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸失效；如果VS1003在被動(dòng)接收數(shù)據(jù)的前提下能夠根據(jù)自身的數(shù)據(jù)處理時(shí)序發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)，表明在某一段時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸可以進(jìn)行，在另一短時(shí)間內(nèi)

48、數(shù)據(jù)傳輸需要稍微暫停一下，那么整個(gè)SPI數(shù)據(jù)傳輸就會(huì)與音頻信號(hào)處理時(shí)序協(xié)調(diào)起來，實(shí)現(xiàn)流暢的音頻數(shù)據(jù)傳輸和處理。因此數(shù)據(jù)應(yīng)答是一個(gè)非常重要的標(biāo)識(shí)邏輯，完全由VS1003自動(dòng)產(chǎn)生。對(duì)于主機(jī)則必須時(shí)刻依據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)答調(diào)整SPI傳輸時(shí)許。 VS1003的SCI傳輸協(xié)議通常包含一個(gè)8bit的指令字節(jié)、一個(gè)8bit的地址字節(jié)和一個(gè)16bit的數(shù)據(jù)字節(jié)。具體操作要指令字節(jié)操作。每次SCI傳輸后數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回管腳都會(huì)被設(shè)置為低，VS1003是不允許在數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回管腳變?yōu)楦咧伴_始新的SCI或SDI傳輸?shù)?。SDI傳輸是指VS1003基于SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，完全是音頻流數(shù)據(jù)，VS1003在接受SDI數(shù)據(jù)的同時(shí)完成片內(nèi)

49、的音頻解碼數(shù)據(jù)處理任務(wù)，以2B為單位進(jìn)行SDI數(shù)據(jù)的傳輸和處理，每傳輸完2B的二進(jìn)制音頻數(shù)據(jù)，VS1003就在數(shù)據(jù)請(qǐng)求返回管腳上設(shè)置一個(gè)低電平。該管腳在再次變?yōu)楦唠娖街埃鳈C(jī)不能連續(xù)向從機(jī)發(fā)送SDI數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)將會(huì)被自動(dòng)舍棄無效。2.3.4 模塊設(shè)計(jì)及其與單片機(jī)的鏈接通過上述幾節(jié)對(duì)VS1003的介紹，能初步對(duì)VS1003進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，VS1003的工作電壓為3.3V、2.5V，為了模塊的小型化，本設(shè)計(jì)采用穩(wěn)壓芯片將單片機(jī)工作電壓(5V)降到3.3V、2.5V提供給VS1003的I/O電源與模擬電源、處理器工作電壓。要使VS1003工作必須在17.、18引腳接晶振電路；3腳接上電復(fù)位電路；8

50、腳連接控制器；9/10/33/34用到下拉電阻，13腳需要連接控制器；30腳上拉1k電阻，32腳測試用接IOVDD；39腳接到耳機(jī)的右聲道輸出；42腳用于耳機(jī)接地；46接到耳機(jī)左聲道輸出，具體連接見圖2-6。2.4 存儲(chǔ)模塊2.4.1 SD卡存儲(chǔ)芯片簡介SD卡是一種大容量、性價(jià)比高、體積小、訪問接口簡單的存儲(chǔ)卡。SD卡大量應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、MP3、手機(jī)、大容量存儲(chǔ)設(shè)備，作為這些便攜式存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)載體，他還具有低功耗、非易失性、保存數(shù)據(jù)無需消耗能量等特點(diǎn)。SD卡接口向下兼容MMC卡，訪問SD卡的SPI協(xié)議及部分命令也適用于MMC卡。SD存儲(chǔ)卡(Secure Digital Memory Card

51、)_中文翻譯為安全數(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。SD存儲(chǔ)卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制。大小猶如一張有票的SD記憶卡，重量只有2克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。圖2-6 MP3模塊硬件連接圖SD存儲(chǔ)卡在24mm*32mm*2.1mm的體積內(nèi)結(jié)合了(SanDisk)快速記憶卡控制與MLC(Multilevel Cell)技術(shù)和Toshiba(東芝)0.16u及0.13u的NAND技術(shù)，痛過9針的接口界面與專門的驅(qū)動(dòng)器相連接，不需要額外的電源來保持其記憶的信息。而且它是一體化國體介質(zhì)，沒有任何移

52、動(dòng)部分，所以不用擔(dān)心機(jī)械運(yùn)動(dòng)的損壞。SD存儲(chǔ)卡(Secure Digital Memory Card)_是一種基于半導(dǎo)體閃存工藝的存儲(chǔ)卡，1999年，由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制完成。2000年，這幾家公司發(fā)起成立了SD協(xié)會(huì)(Secure Digital Association簡稱SDA)，陣容強(qiáng)大，吸引了大量廠商參加。其中包括IBM、Microsoft、Motorola、NEC、Samsung等。在這些領(lǐng)導(dǎo)廠商的推動(dòng)下，SD存儲(chǔ)卡已成為目前電子數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的存儲(chǔ)卡。SD存儲(chǔ)卡多用于MP3隨身聽、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，也有用于筆記本電腦上。其投

53、影面積與MMC卡相同，只是略微厚一點(diǎn)，為2.1mm。但是SD卡的存儲(chǔ)容量要大的多，且讀寫速度比MMC卡快4倍。目前SD卡在數(shù)碼相機(jī)中的應(yīng)用正在快速發(fā)展并且SD卡在容量、性價(jià)比等方面與CF卡的差距越來越小，大有成為主流之勢(shì)。SD卡的迅速成長絕非是偶然的。最重要的一點(diǎn)就是MMC卡與SD卡相兼容，這也正是SD存儲(chǔ)卡迅速發(fā)展的原因之一?，F(xiàn)在的SD卡容量從8MB到128GB不等。SD存儲(chǔ)卡可以設(shè)計(jì)出便宜的播放器和驅(qū)動(dòng)器而沒有可移動(dòng)的部分。使用非常有效的數(shù)據(jù)壓縮比如MPEG，SD存儲(chǔ)卡可以提供足夠的容量來應(yīng)付多媒體數(shù)據(jù)。2.4.2 SD存儲(chǔ)卡硬件結(jié)構(gòu)與接口模式SD卡有9個(gè)引腳，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，引腳

54、的功能與模式見表2-1，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括接口驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘、寄存器組、卡接口控制器。SD卡上的所有單元有內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器提供時(shí)鐘。2.4.3 SD命令SD卡的命令格式：SD卡的指令由6字節(jié)組成，如下：Byte1:01xxxxxx(命令號(hào)，有指令標(biāo)志定義，如CMD39為100111即16進(jìn)制0x27，那么完整的CMD39第一字節(jié)為01100111，即0行27+0x40)_Byte2-5：Command Arguments，命令參數(shù)，有些命令沒有參數(shù)。Byte6：前7位為CRC校驗(yàn)位，最后一位為停止位0。 SD存儲(chǔ)卡的命令SD存儲(chǔ)卡的命令共分為12類，分別為class0到class11，不同的SD存儲(chǔ)

55、卡主控根據(jù)其功能，支持不同的命令集如下：Class0:卡的識(shí)別、初始化等基本命令集。CMD0：復(fù)位SD卡。CMD1：讀OCR寄存器。CMD9：讀CSD寄存器。CMD10：讀CID寄存器。CMD12：停止讀多塊時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。CMD13：讀Card-Status寄存器。圖2-7 SD卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Class2：讀卡命令集CMD16：設(shè)置塊的長度。CMD17：讀單塊。CMD18：讀多塊，直至主機(jī)發(fā)送CMD12為止。Class4：寫卡命令集CMD24:寫單塊。CMD25：寫多塊。CMD27：寫CSD寄存器。Class5:擦除卡命令集CMD28：設(shè)置寫保護(hù)塊的地址。CMD29：擦除寫保護(hù)塊的地址。表2-1 SD存儲(chǔ)卡引腳引腳SD模式SPI模式名稱類型描述名稱類型描述1CD/DAT3I/OPP卡的檢測/數(shù)據(jù)線Bit3CSI片選(低電平有效)_2CMDPP命令/響應(yīng)DII5數(shù)據(jù)輸入3VSS1S電源地VSSS電源地4VDDS電源VDDS電源5CLKI時(shí)鐘SCLKI時(shí)鐘6VSS2I/O/PP電源地VSS2S電源地7DAT0I/O/PP數(shù)據(jù)線Bit0DOO/PP