播放器基于stm32的mp3播放器设计

学生姓名 贺彦兴 学 号: 1106  4224

学 仪器与电子学院

院 :

专 业: 电子科学与技术

题 目: 基于STM的MP3播放器设计

指导教师: 李锦明 职称: 副教授

20  5 年1月30 日

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/  2,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STM3系列微控制器结合解码芯片VS1003、 卡、 LCD等外围设备设计并实现了P播放器。其主要功能有:播放VS  0  3支持的所有音频文件,如MP3、WMA、AV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L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、 Cr  exM3、 ST32、VS  003

A BTRAT

Is a    h quality MP3 music comp  e  sio  standar    thMP com r  ssed d   a can be red  ce   o 1 / 12, but the

 e  s l itt  e los  of soun  qual  t   MPm sic  s t e aller amo  nt of d  t  and   gh-quality pla  backit w  l soon be  ome a set f udio   aybac ,  he  atai    ored  s  di   tal product    d very popular  Inthis paper, STM32 family o  mic  ocont  ollers  com in  with deco  er chip VS10  , SD ca  d  LC  nd other eripherals  esi  n a  d  l men  a   o  of MP3 pla ers  Its main f  nction  ar : l  VS1003 suppo  ts all a   o fi les  such as MP3,WM, AV fi l  s,   d the so   dqua  ity is ver  good; t  rou  h t  e jo  s   c    ntro playback  n   to the next, thr ugh  pote    oete  t co  trol vo  ume chan  e,     ug  the CD show t  volue icon   d  la  st  t  s, etc   The s  st malso plans to a  hieve  ea  er  unc  ion,  C machineinterfa  es vi US directly to  he d   elopm nt b  a  dof the SDcard  ead a  rite perations  o fac  l ita  ethe copyi  g audio fi les.

K y w rds  MP3 Playe  s  CortexM3; SM32; VS1003

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

A BT RAT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

第一章绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1 . 选题背景与现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1 .2设计和研究方向. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

第二章 系统概述与硬件电路设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

  1系统的总体构架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

2  2电源模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2  3微控制器模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.5VS    3音频模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

   S卡. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

DBR区. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

FAT区. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

FD区. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

DA区. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

.5液晶显示器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

第三章 系统软件设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.1软件设计总流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

  2 底层驱动程序设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

1 . VS100 写命令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

2  S10  3初始化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

  V10  3对音频文件的处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.3功能模块的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

第四章结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

结束语. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

附件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

原理图:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

CB:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

代码:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

第一章 绪论

1.  选题背景与现状

二十一世纪的第一个十年过去了,随着电子技术的高速发展和嵌入式系统的应用越来越多的电子产品进入人们的视野。面对多形式、多渠道的信息,人们对信息的整合运用与随时调整的要求越来越高,消费电子无疑将潜移默化地改变人们的生活。 目前,消费电子产业每年都持续增长,所涉及的产品领域和行业也越来越多。丰富的电子产品正从各个角度向消费者展示着“数字生活”的新概念给人们带来了耳目一新的全面享受。

随着数字声音作为一种存储、处理和传输高保真声音的方法在消费电子等领域的广泛应用,与之相关的数字音频压缩技术也得到了充分的发展MP音

乐格式的出现和I  te  nt的日益普及更是将数字音乐推向了高潮。MP3压缩音乐的方式是通过一个运算法则,去掉声音中高频与低频的部分大幅删减不必要的容量浪费,同时保留了人类所能感受到的音频部分,因此其好处在于大幅降低了数字声音文件的容量,而不会破坏原来的音质。音质越低的声音在MP的运算法则下可以得到越高的压缩比。低数据量和高播放品质的优点使其成为音乐存储、数字广播、 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。

自从19  8年世界上第一台MP3播放器[1]推出以来。 P播放器市场以极快的速度发展,M3的功能也越来越多。国产品牌的M3播放器也进入市场当中,以纽曼、蓝魔、魅族等企业为代表的3播放器企业占据了国内MP3播放器市场主要份额。

1.2设计和研究方向

TM32系列微控制器采用RM公司最新的o  texM内核。VS1003音频解码芯片为 V  0  系列的第三代产品是芬兰LSI olution 公司生产的单片MP3/MAMII解码和APCM编码芯片。

本文采用ST 2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M3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;通过按键控制播放上一首/下一首、音量增减等;通过C显示音量图标和播放状态;本系统还计划实现读卡器功能,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 系统概述与硬件电路设计

 1系统的总体构架

本系统采用STM32作为微控制器S1  0 作为解码芯片,采用卡存储MP/W文件, D作为显示器件最终完成MP的播放设计。同时

P机可以通过UB接口操作开发板上SD卡中的文件,也可以通过串口通信控制音乐播放。具体方案图如图  4所示

图2  1总体设计方案框图

MP3播放功能模块的工作分为两个部分:

第一部分是循环播放MP3歌曲该功能需要首先做一些初始化工作,P3解码器一旦开始工作,就会一直向U请求数据直至歌曲结束,只有通过键盘操作才会使该功能提前结束。 因为P文件的数据量较大,在 lash存储器内是以页为单位进行存储的,所以M3的播放程序初始化就是要把该文件的

首地址和页数先读出到PU中,然后PU可以根据如上数据进行取数据工作。

第二部分则一直在等待中断发生,该程序是与键盘结合起来的,主要用于使用者对播放过程的控制。键盘操作对MP3播放过程的控制还包括后退、跃进、跳到下一首、音量控制等。 因为整个播放过程的键盘控制功能比较单一,没有键的复合操作,所以程序都很容易实现。当MP播放器插入到SB接口时,系统执行U通讯功能模块,该模块主要用于对flash存储器内的文件数据进行管理。

2 2电源模块

电源是电子设备中必不可少的一部分它为设备提供了能量。电源模块电路如图2-2所示。本系统有以下几种电源:CP的内核数字和模拟电源电压+1.8V,P的 /口数字和模拟电源电压+3.3 、总线的隔离电源、 LC的驱动电源、 L的背光逆变电源、其他外围设备电源电压+5 V等电源。 5电源适配器经过AM1  17-  3和MS 1117-2.5产生3.3V和2  5的直流电源供系统使用。

图2.2 电源电路

2 3微控制器模块

..  C r   xM

CortexM3是ARM公司最新推出的基于ARMv7体系架构的处理器核,具有高性能、低成本、低功耗的特点,专门为嵌入式应用领域设计。

Av7架构采用了Thub2技术它是在RM的Thumb代码压缩技术的基础上发展起来的,并且保持了对现存R解决方案完整的代码兼容性\[ \] 。 T umb2技术比纯R代码少使用31%的内存,减小了系统开销同时能够提供比Thum技术高出 8%的性能。

在中断处理方面Co  t e xM3集成了嵌套向量中断控制器NVIC(Ne  t e dVectore   nt  rru   Controll  r) 。NV C是Cortex3处理器的一个紧耦合部分,可以配置1~240个带有2  6个优先级、 8级抢占优先权的