一種基于VS1003解碼器的MP3播放器設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯一種基于VS1003解碼器的MP3播放器設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)應(yīng)用引言

雖然MP3就是采用國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG中的第三層音頻壓縮模式，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮的一種格創(chuàng)新-小石頭式，中文也稱“電腦網(wǎng)絡(luò)音樂”。MPEG中的第三層音頻壓縮模式比層和第二層編碼要復(fù)雜，但音質(zhì)要比層和第二層高，甚至可與CD音質(zhì)相比。CD唱片采樣率頻率為44.1MHz,16Bits,數(shù)據(jù)量為1.4Mbps，而相應(yīng)的?，F(xiàn)有的MP3播放器大部分還是將解碼器與存儲(chǔ)器一體化。這種設(shè)計(jì)對(duì)MP3播放器的便攜性起了關(guān)鍵性的作用，但與此同時(shí)也帶來了一些問題：一方面存儲(chǔ)容量不易擴(kuò)展，另一方面也不利于MP3播放器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。本系統(tǒng)將存儲(chǔ)器與解碼器分離，可以利用多余的I／O接口，只要適當(dāng)增加少量硬件開銷并添加相應(yīng)代碼，

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MP3播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)在硬件上主要包括MSP430F149單片機(jī)系統(tǒng)、音頻解碼模塊、SD卡讀寫模塊、液晶顯示模塊以及用來存儲(chǔ)自制字庫的Flash存儲(chǔ)器等重要模塊。

MSP430F149是美國TI公司的MSP430系列單片機(jī)，它具有適合于各種應(yīng)用的16位結(jié)構(gòu)。具有超低功耗性能，同其他微控制器相比，MSP430是德州公司新開發(fā)的一類具有16位總線的帶FLASH的單片機(jī)，由于其性價(jià)比和集成度高，受到廣大技術(shù)開發(fā)人員的青睞。它采用16位的總線，外設(shè)和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達(dá)64K,還可以外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8M的時(shí)鐘。由于為FLASH型，則可以在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和，且JTAG口直接和FET的相連，不須另外的仿真工具，方便實(shí)用，而且，可以在超低功耗模式下工作，對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，測(cè)量結(jié)果為100mw左右的功耗（電流為14mA左右），可靠性能好，加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受影響，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境，適合與做手柄之類的自動(dòng)控制的設(shè)備，它還具有靈活、強(qiáng)大的處理能力、豐富的存儲(chǔ)器、外設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。

2硬件模塊的具體實(shí)現(xiàn)

2.1MSP430F149單片機(jī)系統(tǒng)

MSP430F149系統(tǒng)是整體設(shè)計(jì)中的部分，控制著系統(tǒng)各個(gè)子模塊之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。如圖2所示，SPX1117M3-3.3是系統(tǒng)穩(wěn)壓芯片，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的3.3V電源。SP708S是系統(tǒng)管理芯片，與手動(dòng)復(fù)位開關(guān)一起，考慮到MP3播放器的人機(jī)交互操作，共設(shè)計(jì)了6個(gè)按鍵。

2.2音頻解碼模塊

VS1003是一個(gè)單片MP3/WMA/MIDI音頻解碼器和ADPCM編碼器。它包含一個(gè)高性能，自主產(chǎn)權(quán)的低功耗DSP處理器核VS_DSP4,工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，為用戶應(yīng)用提供5KB的指令RAM和0.5KB的數(shù)據(jù)RAM。串行的控制和數(shù)據(jù)接口，4個(gè)常規(guī)用途的I/O口，一個(gè)UART，也有一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個(gè)耳機(jī)放大器和地線緩沖器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

音頻解碼模塊對(duì)單片機(jī)從SD卡里讀取的數(shù)字MP3音頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行解析，并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)進(jìn)行輸出。圖4是該MP3播放器的音頻解碼模塊電路原理圖。

VS1003與控制器MSP430F149的數(shù)據(jù)通信是通過SPI總線方式進(jìn)行的。VS1003通過串行命令接口（SCI）和串行數(shù)據(jù)接口（SDI）來接收MSP430F149的控制命令和MP3的數(shù)據(jù)；通過xCS、xDCS引腳的置高／低來確認(rèn)是哪一個(gè)接口處于傳送狀態(tài)。VS1003的功能控制，是通過SCI口寫入特定寄存器實(shí)現(xiàn)的。

2.3SD卡模塊

SD卡價(jià)格低，存儲(chǔ)容量大，使用方便，通用性與安全性強(qiáng)，MP3、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上都采用SD卡作為其存儲(chǔ)設(shè)備。

SD卡支持兩種總線模式：SD模式與SPI模式。其中，SD模式采用6線制，而SPI模式采用4線制。采用單片機(jī)對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫時(shí)一般都采用SPI模式。可用不同的初始化方式使SD卡工作于SD或SPI模式。

本設(shè)計(jì)中，音頻數(shù)據(jù)MP3文件以SD卡為載體，圖5為SD卡模塊（SPI模式）的接口電路。

2.4液晶顯示模塊

LCD3310液晶帶有低功耗PCD8544的CMOSLCD控制驅(qū)動(dòng)器，串行輸入速度可達(dá)4.OMb／s。寫液晶時(shí)就不用直接寫入LCD3310的靜態(tài)DDRAM了，可以先寫入系統(tǒng)為它開辟的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，再刷新修改的部分就可以顯示出要顯示的內(nèi)容。其電路如圖6所示。

3軟件設(shè)計(jì)

圖7是MP3播放器的軟件流程。系統(tǒng)啟動(dòng)后，先初始化硬件模塊。由單片機(jī)通過FAT32文件系統(tǒng)接口讀取SD卡的一些基本信息，通過這些信息就可以找出SD卡是否有可以播放的音樂文件。若有，單片機(jī)通過SPI總線方式讀出音頻信息，并將歌曲的碼流信息送入到VS1003芯片中，通過VS1003解碼芯片及其內(nèi)含的高質(zhì)量立體聲DAC和耳機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，在按鍵的控制下，通過LCD3310中菜單選項(xiàng)的選擇。

經(jīng)過運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)可以正常流暢地播放出320kb／s的高音質(zhì)MP3音樂文件，而且在使用500mA鋰電池的情況下，可以連續(xù)正常地播放長(zhǎng)達(dá)10個(gè)小時(shí)。