智能音樂播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(畢業(yè)設(shè)計(jì))

wordword文檔可自由復(fù)制編輯1章緒論MP3播放器的發(fā)展沿革MP3近年來，媒體技術(shù)在世界范圍內(nèi)己有應(yīng)用，特別是1995Internet媒體播放器以來，InternetPC的媒體播放器階段和嵌入式媒體播放器階段。目前基于PCMP3播放技術(shù)市場(chǎng)上主流的媒體技術(shù)有三種，分別是RealNetworks公司的RealMedia,MicrosoftWindowsMedia和Apple公司的Quicklime自己的專利算法、專利文件格式甚至專利傳輸控制協(xié)議這三個(gè)關(guān)鍵要素在里面。Apple公司的QuicklimeQuicklime的流式或者非流式的媒體技術(shù)。目前的最新版本支持MP4文件格式的播放。RealNetworks2090RealMedia通過基于SMILRealPixRealText相比Quicklime來說還有一段距離。MicrosoftWindowsMedia的關(guān)鍵核心是MMS協(xié)議和ASF數(shù)據(jù)格式，MMS用于網(wǎng)絡(luò)傳輸控制，ASF則用于媒體內(nèi)容和編碼方案的打包。WindowsMediaQuicklimeRealMedia則在用戶數(shù)量上有優(yōu)勢(shì)。目前雖然基于PC的媒體播放系統(tǒng)仍然占據(jù)多媒體應(yīng)用的主要市場(chǎng)命缺點(diǎn)就是，使用基于PC平臺(tái)的媒體播放器的用戶必須熟練掌握PC法離開多媒體PC。近兩年隨著媒體技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，特別是計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域(3C產(chǎn)受到人們的矚目?；谇度胧郊夹g(shù)的媒體播放器應(yīng)運(yùn)而生。嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)于嵌入式技術(shù)的媒體播放器有效地將嵌入式技術(shù)和媒體技術(shù)結(jié)合在一起于PC的媒體播放器在實(shí)際應(yīng)用中存在的不便和問題。和基于PC(3C)。課題的內(nèi)容和意義在一個(gè)典型的嵌入式媒體播放器的無線以太網(wǎng)應(yīng)用中，多個(gè)嵌入式媒體播放器利用其(AccessPoint，簡(jiǎn)稱AP)組成一個(gè)BSS(BasicServiceSet)，這個(gè)BSS通過無線接入點(diǎn)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連應(yīng)的解碼和播放。本課題對(duì)該嵌入式媒體播放器的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)：首先結(jié)合主要芯片的性能對(duì)MP3播放器的硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本播放器的硬件設(shè)計(jì)以AT89C51SND1C為核心。LinuxMP3進(jìn)行了設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。嵌入式Linux操作系統(tǒng)使用的是MontaVista。在其基礎(chǔ)上開發(fā)的嵌入式媒體/消息機(jī)制和系統(tǒng)管理主控模塊交后發(fā)送己解碼的音視頻數(shù)據(jù)給系統(tǒng)管理主控模塊。本嵌入式媒體播放器支持MP3的音頻。為了達(dá)到性能需求的要求，還需要對(duì)軟件進(jìn)行必要的優(yōu)化。對(duì)于MP3音頻解碼，MP3IPPMP3MP3達(dá)到比較高的效率。最后完成對(duì)硬件功能和性能的測(cè)試工作。2MP3播放器原理說明MP3播放器的原理歸根結(jié)底就是數(shù)字化信號(hào)的壓縮、解碼轉(zhuǎn)換、傳送放大的一個(gè)過程。數(shù)字化的聲音有很多種存在形式VMPAAC化涉及較廣的數(shù)學(xué)和感知領(lǐng)域的知識(shí)，我們只是簡(jiǎn)要介紹一下MP3音頻。MPEG-13個(gè)分明的層次，它們的基本模型是相同的。層1231MP3解碼就是說MPEG-1音頻解碼標(biāo)準(zhǔn)的第三層。MPEG-1聲音標(biāo)準(zhǔn)所提供的三個(gè)獨(dú)立的壓縮層次具體如下：層1：編碼器最為簡(jiǎn)單，編碼的輸出數(shù)據(jù)率為384kb/s，主要用于小型數(shù)字盒式磁帶；256kb/sVCD等；層3：編碼器最為復(fù)雜，編碼器的輸出數(shù)據(jù)率為64kb/s，即為現(xiàn)今非常流行的MP3。MP3的數(shù)據(jù)是以幀流的形式存儲(chǔ)或傳輸?shù)?，每個(gè)幀由幀頭和幀數(shù)據(jù)組成。媒體每一幀x位率采樣率。對(duì)于MP3，幀內(nèi)的數(shù)據(jù)包含2x57644.1kHz，48kHz，32kHz332kbps320kbps。幀頭(header)(4個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)(也可稱為附加信息。單聲道為17個(gè)字節(jié)，雙聲道為32)。其中頭信息中包含了MP3特征信息，有4個(gè)字節(jié)，32CRC能位串指數(shù)、采樣頻率、填充位、私有標(biāo)志、模式、模式擴(kuò)展位、版權(quán)、原始流/復(fù)制流和增強(qiáng)方式。幀邊信息包含了解碼所需的一切信息，如主數(shù)據(jù)開始指針、主數(shù)據(jù)位數(shù)、與Huffman解碼相關(guān)的信息、與逆量化相關(guān)的信息等。幀數(shù)據(jù)(main_data)包括兩個(gè)粒度組的數(shù)據(jù)，這兩個(gè)粒度的數(shù)據(jù)幾乎是相互獨(dú)立的。每個(gè)粒度有576(道MP3解碼所需要的比例因子和Huffman但是，用于解碼的幀的主數(shù)據(jù)的起始位置并不一定在該幀邊信息后，而是根據(jù)幀邊信CD音質(zhì)；并且采用了但是，用于解碼的幀的主數(shù)據(jù)的起始位置并不一定在該幀邊信息后，而是根據(jù)幀邊信息中主數(shù)據(jù)開始的值來決定主數(shù)據(jù)起始位置的前移字節(jié)數(shù)。方案選擇MP3和U下：了解各個(gè)基本部分的技術(shù)細(xì)節(jié)經(jīng)過對(duì)U盤和MP3技術(shù)細(xì)節(jié)的了解，得到了以下一些結(jié)論：關(guān)于CPUUSBDevice3部分，市面上的商業(yè)產(chǎn)品，一般是把前兩USB控制器的Flash,8MB16MB32MB64MB不等，而這里又以三星的與非型）非線性Flash存儲(chǔ)器最為常用。重新對(duì)功能整體進(jìn)行整合對(duì)功能定義中的各個(gè)基本部分的具體內(nèi)容的技術(shù)細(xì)節(jié)有一個(gè)大體了解之后何種芯片。當(dāng)然是具體問題具體對(duì)待了！方案內(nèi)容CPUUSB接口芯片MP3解碼芯片D/A放大芯片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器1AT89C51SND1C方案內(nèi)容CPUUSB接口芯片MP3解碼芯片D/A放大芯片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器1AT89C51SND1CCS4330+雙路功放2PIC16C64PDIUSBD12MAS3507DDAC3550K9F28083AVR8515PDIUSBD12STA013CS4330+雙路功放選擇提供一些參考。最后決定采用方案1。影響方案綜合評(píng)價(jià)的各主要原因如表2-2所示。表2-2影響方案綜合評(píng)價(jià)的各主要原因方案1 3可適中1開發(fā)容易可靠性強(qiáng)方案2較難一般5可高3方案3較難一般5可低2因素開發(fā)難度可靠性主要芯片因素開發(fā)難度可靠性主要芯片數(shù)量是否可購價(jià)格綜合評(píng)價(jià)種類集成度高，集成芯片，CPU++USB。D/A轉(zhuǎn)換：CS4330A。音頻放大：任意雙路功率放大芯片即可。（4）存儲(chǔ)器：K9F2808，16MB。根據(jù)方案的選擇以及各個(gè)芯片資料中的說明，下圖為主要芯片間的通信框圖，如圖所示。CS4330ACS4330AC LL MLSSR/BCCLEALECEP5.0DSELSCLKDCLKDOUTP3.4/T0VDDVSS/PVSSK9F2080U0A數(shù)據(jù)交換P5.3P0.0USB5V3.3VMAX1677GNDVLCDAT89C51SND1CWEREP0.7P3.6/WRP3.7/RDX XNNN/ /VLCDAS1117KKKNK. .P PLUPPFE T1INR1OUTN鍵盤設(shè)置MAX3232圖2-1MP3播放器內(nèi)部通信框圖主要芯片簡(jiǎn)介AT89C51SND1C采用美國ATMEL公司的AT89C51SND1C芯片為主控制器，三星公司的閃存芯片K9F2080為外部存儲(chǔ)器進(jìn)行MP3flash的存儲(chǔ)結(jié)flashMUSICAM(3)(MaskingPaternUniversalSubbandIntegratedCodingandMultiplexing，屏蔽模式通用子帶編碼復(fù)用)和ASPEC(4)(AdaptiveSpectralPerceptualEntropyCodin32kH44.1kHz和48kHz的16PCM32—192kbps(單聲道或64—384kbps()范圍內(nèi)。是美國公司針對(duì)MP3解決方案新生產(chǎn)的一款芯片，具有C51內(nèi)核，64K字節(jié)的閃存程序空間和4K字節(jié)引導(dǎo)閃存以及2304字節(jié)的ROM存儲(chǔ)器，利用微處理器核對(duì)數(shù)據(jù)流和MP3解碼器進(jìn)行控制，并允許通過嵌入的4K89C51MP3串并行接口模塊USBSPIDMP播放器，PDAMP3手記，汽車音響，家庭影院等嵌入式系統(tǒng)。AT89C51SND1C芯片包括8個(gè)功能塊，如下圖2-2所示。(1)MP3音頻解碼器：AT89C51SNDlC可實(shí)時(shí)解碼MP3PCMMP3(2)音頻輸出接口：允許音頻解碼位流以不同的格式輸出，并可兼容PCM和I2C格式。(3)通用串行總線(USB)接口：支持USBMP3USB(4)V2.2時(shí)可輕易地插入和拔除，此接口亦可用于在系統(tǒng)編程。接口：該接口允許C2LROMANSI規(guī)范的16位C2LROM(6)串行外設(shè)接口口；主機(jī)遠(yuǎn)程控制AT89C51SNDlC芯片；在系統(tǒng)編程。(7)雙線控制器：支持4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主模式和從模式，多種性能。具有以下功能：從設(shè)備如LCD控制器、音頻DAC的連接；主機(jī)遠(yuǎn)程控制AT89C51SNDlC芯片及在系統(tǒng)編程。(8)A/D控制器：2道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換。具有電源管理、錄音等功能。INT0INT0INT1VDDVSSUVDDUVSSAVDDAVSSAREFAIN1.0TXDRXDT0T1SSMISMISSCKSCLSDAInterruptHandlerUnitRAM2304BytesFlashRom64KBytesFlashBoot4kBytes10-bitAtoConver-terUart Timers0/1SPI/DATA 1-and Watchd-og Flash wireBRG ControllerControllerC51(*2Core)8-bitInternalBusClockandPLLUnitMP3DecoderUnitI2S/PCM USBAudioInterfece ControllerI/OMMC Keyboard InterfaceInterface IDEInter-faceFILTX1X2RSTISPD+ D- MCLKMDATMCMDKIN3.0 P0~P52-2AT89C51SND1C其具體功能在下面的內(nèi)容中，我將著重介紹它。AT89C51SND1C公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8含4kbyes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：MCS51內(nèi)核，可以利用單片及開發(fā)軟件KEILMP3軟件平臺(tái)；MPEGI/II-Layer3hardwareMP3Decoder；48，44.1，32，24，22.05，16khz取樣頻率；31高中低音均衡控制；重低音效果。集成DAC部件，支持PCM，IIS格式；64K字節(jié)片上代碼存儲(chǔ)空間100K次擦寫壽命6)集成USB1.1device部件；4KbootflashmemoryUSB/UART7)MMC卡接口；IDE/ATAPI接口HDD/CD-ROMInterfac；2通道ADC，8Khz功能特性概述：AT89C51SND1C4k字節(jié)Flash字節(jié)內(nèi)部I/O16/5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種CPU的工作，但允許RAM計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷析系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電力式保存RAM它所有部件工作自到下一個(gè)硬件復(fù)位。引腳功能說明·VCC：電源電壓；·GND：地；·P0口：P08位漏極開路型雙向I/O輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻?！18I/O(吸收)4個(gè)TTL輸出一個(gè)電流。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址?！28I/O口，P2吸)4個(gè)TTL時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流信號(hào)。16(MOVX@DPTR指令)88(如執(zhí)行MOVX@RI指令)((SFR)R2Flash亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/OP3(吸)4TTL邏輯門電路。對(duì)P3作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表2-3所示：表2-3P3口的第二功能端口引腳端口引腳P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7第二功能RXD（串行輸入口）TXDINT0INT1T0T1WRRD(串行輸出口)（0）（1）（定時(shí)/1）（定時(shí)/1）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。機(jī)復(fù)位?！LE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使小訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)日的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG)。8EH單元的U0ALEMOVX和MOVC高，單片機(jī)執(zhí)行外補(bǔ)程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。(PSEN)AT89C51由外)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)?！A/VPP：外部訪問允許。欲使CPU地址為()。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA狀態(tài)。如EAVCC端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash12V的編程允許電源12V編程電壓VPP?！TAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端?！TAL2：振蕩器反相放大器的輸出端?！r(shí)鐘振蕩器。AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器X'I'/11.1X'I'/11.2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器路。()C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率30pF10pF40pF。XTAL1則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)·空閑掉電模式：AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。這兩種PCON(中的即PD(PCON.1)和TDI(PCON.O)位來PDPD=1TDI.是空閑等待方式，當(dāng)TDI=1,工作模式，即PD和TDI.1，則先激活掉電模式。在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDI.(PCON.0)被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RET1（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單通常是從激活空閑模式那條指令)CPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其它端口?！さ綦娔Ｊ剑涸诘綦娔Ｊ较拢袷幤魍Ｖ构ぷ?，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但小改變RAM中的內(nèi)容，在VCC恢復(fù)到2-4。表2-4空閑和掉電外部引腳狀態(tài)模式程序存儲(chǔ)器ALEPSENP0P1P2P3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)·程序存儲(chǔ)器的加密：AT89C51可使用對(duì)芯片上的3個(gè)加密位LB1,LB2,LB3進(jìn)行編程(P)或小編程(U)來得到如下表2-5所示的功能：程序加密位保護(hù)類型沒有程序保護(hù)功能禁止從外部程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行MOVC程序加密位保護(hù)類型沒有程序保護(hù)功能禁止從外部程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行MOVC讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容除上表功能外，還禁止程序較驗(yàn)LB1LB2LB31UUU2PPU3PPP注：表中的U—表示未編程，P—表示編程。當(dāng)加密位LB1}_這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位為止。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的EA此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除?！lash閃速存儲(chǔ)器的編程：AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4k字節(jié)的FlashPEROFlash時(shí)已處于擦除狀態(tài)(即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH)(VCC)電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。AT89C51單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有此則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。AT89C51的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的PEROM清除。FlashK9F2080簡(jiǎn)介FlashK9F20808I/O/K9F2080Flash26465536層（page）528個(gè)字節(jié)528個(gè)列(row)。每一個(gè)存貯塊由32層組成。其結(jié)構(gòu)圖2所示。一個(gè)528字節(jié)的I/O緩沖區(qū)與存儲(chǔ)區(qū)K9F2080Flash2048204816KBK9F2080Flash8I/O線復(fù)用方式。當(dāng)CE信號(hào)線為低電平時(shí)，激活WE信號(hào)線（即WE為下降沿，則指令、數(shù)據(jù)、地址8I/OWE8I/O指令分別由CLE，ALE控制傳輸。K9F2080264兆比特的存貯量，所以需要24條地址線。所以需要3個(gè)總線周期尋址。這三個(gè)周期分別為行周期，低列周期，高列周期。對(duì)層pag）序操作由于需要指令的輸入所以也需要32個(gè)周期。3MP3U盤的硬件設(shè)計(jì)MP3播放器的設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的原理圖設(shè)計(jì)，將所有的元件和連線都放在一張?jiān)韴D中，保存在一個(gè)文件中，然后在這些文件之間建立起一個(gè)層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，3-1MP3(U盤)333SCHAudio.SCH和Power.Flash和串口電平轉(zhuǎn)換芯片RS3232與CPU的關(guān)系很密切。因此，與AT89C51SND1C芯片放在一個(gè)文件中。Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)D/A轉(zhuǎn)換與音頻放大AT89C51SNDC基本系統(tǒng)電壓整合Audio.SCHPower.SCH串口調(diào)試電平轉(zhuǎn)換電路Mp3.SCH圖3-1原理圖的層次結(jié)構(gòu)定義AT89C51SND1C最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)前面已經(jīng)介紹了原理圖設(shè)計(jì)的一些必備的知識(shí)，下面接可以一步一步的設(shè)計(jì)MP3電路。在原理圖的設(shè)計(jì)過程中，就先來介紹MP3.SCH的設(shè)計(jì)過程。AT89C51SND1C2KBRAM,64KBFlashUSB下載固件，因此其最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的。下面就以步驟來說明其設(shè)計(jì)過程。第一步 系統(tǒng)電源連接AT89C51SND1C資料第五頁上的“Signals”部分描述了各管腳的功能，見表3-1所示。根據(jù)資料第九頁Table14中對(duì)電源信號(hào)的描述可知，分別要將VDD和*VDD3.3VVSS及*VSSGND。按照要求，需要在VDDVSS0.1uF的電容，是為了在芯片的電源入口處去耦，增加抗干擾能力的。如圖3-2所示為電源去耦電路。信號(hào)名稱類型功能其他功能信號(hào)名稱類型功能其他功能VDD電源數(shù)字電源。此管腳與3V電源連接。-VSS接地?cái)?shù)字接地。此管腳接地。-AVDD電源模擬電源。此管腳與3V電源連接。-AVSS接地模擬接地。此管腳接地。-UVDD電源串口電源。此管腳與3V電源連接。-UVSS接地串口接地。此管腳接地。-第二步時(shí)鐘電路在AT89C51SND1CPLL3-23-3所示的晶振部分電路。C1010.1uFC1010.1uF7675747372 7170VDD VSS3-2電源與去耦電容第三步 復(fù)位電路復(fù)位電路采用前面已經(jīng)畫好的電路。由于MP3所以，只讓其具有上電復(fù)位功能即可。第四步 鍵盤電路AT89C51SND1C芯片提供4當(dāng)執(zhí)行MP3程序的時(shí)候，需要通過按鍵操作來控制MP3內(nèi)的歌曲播放。引腳類型功能其他功能X1引腳類型功能其他功能X1I振蕩器、反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端-X2O振蕩器和反相放大器的輸出端-FILTI低通濾波輸入端-部是如何工作的我們不關(guān)心，所以在這里就省去了軟件部分。（1）Func，功能轉(zhuǎn)換。功能切換的作用是設(shè)置功能狀態(tài)。每按下一次此鍵，則功能狀態(tài)計(jì)數(shù)器就在1~3之間輪換。C1QC1QC2VSSX23-3典型晶振連接電路Next，向后。根據(jù)所處的功能狀態(tài)不同，按下此鍵時(shí)，將進(jìn)行不同的操作，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。當(dāng)處于“音量控制VOLUM從而控制音樂音量。當(dāng)處于“音效EFFECTIO”狀態(tài)時(shí)，則改變音效寄存器的值，進(jìn)而可以調(diào)整音效。而如果處于“選曲SELECTSON”狀態(tài)時(shí)，則切換到當(dāng)前MP3歌曲列表中的下一首。這樣就可以達(dá)到控制音量、調(diào)整音效和選曲的目的了。Previous，向前。此鍵的功能是與Next正好相對(duì)應(yīng)的。所以在這就不多述了。PlayPause/暫停。每按下此鍵時(shí)，改變一下播放狀態(tài)，配合在MP3數(shù)中對(duì)此狀態(tài)的判斷，可以實(shí)現(xiàn)MP3播放過程中的暫停。由于芯片在下載固件時(shí)，需要根據(jù)ISPC引腳的電平狀態(tài)來決定其是否執(zhí)行BootFlash中的程序，即BootLoader。因此需要為ISPC使用。第五步USB接口部分電路USB接口電路中，除了根據(jù)USBD-201.5歐姆的上拉電阻。還增加了一個(gè)USBUSB工作指示燈。USBUSB插入PC上的USBUSB-Insert信號(hào)會(huì)輸入高電平到P3.4，這個(gè)引腳檢測(cè)到此信號(hào)后，便會(huì)執(zhí)行U行時(shí)會(huì)執(zhí)行MP3功能。P3.5輸入低電平時(shí)，D1會(huì)點(diǎn)亮，這個(gè)二極管用于表示USB的數(shù)據(jù)交換狀態(tài)，當(dāng)USB的端點(diǎn)有數(shù)據(jù)交換時(shí)，此燈會(huì)閃爍。第六步音頻接口部分AT89C51SND1C芯片與音頻部分的接口僅有4條線，下圖3-4所示的4個(gè)信號(hào)。46MCLK46MCLK45LECLK44SCLK43SDATADSELDCLKDOUT3-4音頻接口電路第七步串口電平轉(zhuǎn)換串口轉(zhuǎn)換芯片采用RS3232將單片機(jī)串口中輸出的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成與PC機(jī)串口兼容的電平信號(hào)。同時(shí)將PC機(jī)上的電平信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)，以便使單片機(jī)與PC機(jī)之間可RS3232RXD和TXD信號(hào)接到RS3232芯片的對(duì)應(yīng)引腳上。第八步Flash接口電路FlashP5.0~P5.34個(gè)信號(hào)作為R/BC、CLEALECE信號(hào)；用單片機(jī)的P0FlashRD信號(hào)作為Flash的讀寫信號(hào)。MP3AGNDGNDAT89C51SND1C34腳的接地為AGND。至此就完成了MP3.SCH部分的全部原理圖，具體的情況見附圖。D/A轉(zhuǎn)換電路和音頻放大電路設(shè)計(jì)Flash發(fā)送過來的信號(hào)進(jìn)行處理。圖3-5D/A轉(zhuǎn)換電路和音頻放大電路。這部分電路與MP3.SCH文件的接口部分有4。C528C528R51010pFC527+R508R5092-21.5KU6A10uF15KC529390pF6.65K13+MC33202C525+10uFSDATA1SDATAAOUT8R511R520C522SCLK27DEM/SCLKVA++C52310uF20K20KC526LRCK3LRCK6 0.1uFAGND3.3V50.1uFMCLK4MCLKAOUTRCS4330A5C530++U6BR521R518C5167 +6-MV3320210uF10uF15K6.65KC532R51721.5K390pFC52110pF圖3-5Audio文件中的A/D轉(zhuǎn)換與音頻放大電路其工作原理是在播放鍵盤被按下去之后，主芯片AT89C51SND1CCPU就開始向閃存K9F2080U0AD/A轉(zhuǎn)換芯片CS4330就接收到從閃存中發(fā)送過來的1024比如說耳機(jī)或音箱。這樣我們就可以聽到悅耳動(dòng)聽的美妙音樂了！電源轉(zhuǎn)換與電壓整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)于本方案的MP35V—1AUSB（USB總線上的電源電壓是5，使用AS1117把5V電壓降至3.3V為系統(tǒng)供電。3-63-7所示分別為MP3電源轉(zhuǎn)換電路和整合電路。這部分與外部有四個(gè)接口：USB5.0V，3.3V，VLCD以及GND。很明顯，USB5.0V是用來和PC機(jī)來轉(zhuǎn)換電源的；3.3V是用來直接為系統(tǒng)供電的；而VLCD是給系統(tǒng)的顯示屏部分輸送電壓的。D401IN5818

R401

VLCDL40110uH

U101 VDD3330K+15 16

C406C401+

LX POUT 12 1LCDLX OUT

L40210uH

3LBI LBO410uF

6 5LCDONLCDFB8CLK/SEL811ON REF

R40610KR4037LCDPOLFB

15K14 13PGNDLCDGND R402R404MAX1677

10K

10K圖3-6MP3電源轉(zhuǎn)換電路U盤硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)所采用的芯片是三星公司的FlashF9F2080U0A這個(gè)芯片。K9F20808I/O/K9F2080264兆比特的存貯量。它的結(jié)構(gòu)是由65536層（page）528528個(gè)列(row)。每一個(gè)存貯塊由32層組成。一個(gè)528字節(jié)的數(shù)據(jù)寄存器連接到存儲(chǔ)區(qū)域。它在數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)讀出的時(shí)候使數(shù)據(jù)在I/O緩沖區(qū)與存儲(chǔ)區(qū)之間傳遞。讀操作在層的基礎(chǔ)上進(jìn)行，擦寫操作在塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行。閃存K9F2080共有2048204816KBK9F2080采用了8位I/O線復(fù)用方式。當(dāng)CE信號(hào)線為低電平時(shí)，激活WE信號(hào)線（即WE為下降沿，則指令，數(shù)據(jù)，地址8I/O線寫入。數(shù)據(jù)鎖存是在WE8I/O指令分別由CLE，ALE控制傳輸。由于閃存K9F2080264243個(gè)總線周期尋址。這三個(gè)周期分別為行周期，低列周期，高列周期。對(duì)層pag）序操作由于需要指令的輸入所以也需要32個(gè)周期。Flash接口信號(hào)的接法，根據(jù)其芯片資料中的說明，采用P5.0~P5.3這4個(gè)信號(hào)作為FLASH芯片的R/BC、CLE、ALE和CE信號(hào)；用單片機(jī)的P0口作為與Flash的數(shù)據(jù)交換口；WR和RD信號(hào)作為Flash3-8所示。MP3U盤功能的整合MP3音頻部分調(diào)試完成以后，我們就可以開始整合MP3U盤功能。按照設(shè)計(jì)構(gòu)思，當(dāng)MP3插入U(xiǎn)SB接口時(shí)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)U盤功能；而當(dāng)它沒有插入U(xiǎn)SB接口時(shí)，就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)MP3功能。當(dāng)插入U(xiǎn)SB測(cè)到這一高電平，于是系統(tǒng)就執(zhí)行U盤部分的程序。當(dāng)用電池供電時(shí)，VLCDVLCDVLCDD403IN4001U102VDD3.3USB5.0V3VING VOUT23.3VC407C402AAS1117-3.3D+C403C40410410uF110uF104圖3-7MP3電源整合電路USB5.0處為低電平，于是系統(tǒng)就執(zhí)行MP3部分的程序。在具體需要根據(jù)實(shí)際電路來調(diào)試這兩個(gè)電阻的大小，以便得到正確的結(jié)果。最后，再重新焊上MAX1677MP3功能。為了節(jié)省電池，在進(jìn)入MP3功能后，可以重新將MP3插入到USB接口中，然后關(guān)閉MP3上的電源開關(guān)，用USB口供電。U4XX3.3VR/BCnRD0.01uFC3016789121316171819D7D6D5D43.3VK9F2080U0A10KCLEALEnWE3.3VD3D2D1D0C3020.01uFR315CEK9F2080U0AnWR31nNDnWR31nND323334AREFP35AREPN36AIN037AIN138ALE39CE40P5.2 79R/BCP0.0/AD0 78D0P1.2/AD2 77D1P0.1/AD1 76D2P1.3/AD3 75D3P0.4/AD4 74D4P0.5/AD5 73D5VSS 72VDD 71P40.6/AD6 70D6P40.7/AD7 69D7AT89C51SND1C

P3.6/WRP3.7/RDAVDDAVSSAREFPAREPNAIN0AIN1P5.2P5.3K9F2080U0A圖3-8K9F2080U0A的電路連接圖4平臺(tái)各部分模塊的正常運(yùn)作，為MP3解碼算法的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。串口與閃存卡的調(diào)試在硬件平臺(tái)的調(diào)試過程中，為了調(diào)試方便，采用串口與閃存卡聯(lián)合調(diào)試的方法，對(duì)串口接收到的數(shù)據(jù)直接存入閃存卡中。對(duì)串口的調(diào)試主要是對(duì)MAX3232MAX3232的編程主要包括兩MAX3232的初始化編程主要完成對(duì)其工作模式的設(shè)定及內(nèi)部寄存的初始化方法。例如將通信波特率設(shè)置為96008位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)位，以中斷方式接收數(shù)據(jù)，每接收一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行一次握手，則相應(yīng)的初始化程(C)：寄存器初始化完畢后，便可從PCPC發(fā)送或接收任意字節(jié)的數(shù)據(jù)。Voiduart_init(){uart_reset(); //MAX3232復(fù)位UART_IER=0x0001; //接收中斷使能UART_FCR=0x0083; //接收fifo屏蔽UART_LCR=0x0083; //定義數(shù)據(jù)幀格UART_LSB=0x0003; //定義波特率UART_MSB=0x0000;UART_LCR=0x0003; //寄存器切換}從串口收到的數(shù)據(jù)暫存在DSP的片內(nèi)RAM(16KBYTE)擦除后才能進(jìn)行編程操作。閃存卡的數(shù)據(jù)讀取和一般的存儲(chǔ)器一樣。4-1MAX3232和閃存卡K9F2080U0A