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应用天地 APPL ICATION NOTES 54 2010 年第 11 期 adv mesnet. com. cn( 广告专用) 基于 VS1003 解码器的 MP3 播放器设计 洪家平 ( 湖北师范学院 计算机科学与技术学院 ,黄石 435002) 摘要 : 以 MSP430F149 作为核心控制器 ,结合 VS1003 音频解码器 ,设计了一种带 SD 卡的 MP3 播放器 ,给出了 MP3 播 放系统的软硬件设计 。在硬件设计上 ,解码器与存储器分离 ,增加了存储容量 ; 在软件设计上 ,使用条项菜单方式进行管 理 ,可以方便地进行硬件或软件的升级 。经过测试 ,该 MP3 播放器播放效果较好 。 关键词 : MP3 播放器 ; SPI 总线 ; MSP430F149 ; VS1003 中图分类号 : TP368 . 1 文献标识码 : A MP3 Player Design Based on Decoder VS1003 Hong Jiaping ( College of Computer Science and Technology ,Hubei Normal University ,Huangshi 435002,China) Abstract: Taking MSP430F149 as the core controller and VS1003 as audio decoder , an MP3 player with SD card is designed. System hardware and software designs are given . In the design of hardware , the decoder and the memory are separated, increasing the storage capacity ; in the design of software , management is achieved through the menu items, facilitating the hardware and software upgrading . Test shows that this MP3 player can play high-quality audio files with good effect . Key words: MP3 player ; SPI bus; MSP430F149; VS1003 引 言 虽然现在市场上 MP3 的款式越来越多 , 功能越来越 丰富 ,外观设计也越来越个性化和人性化 , 但是 , 现有的 MP3 播放器大部分还是将解码器与存储器一体化 。这种 设计对 MP3 播放器的便携性起了关键性的作用 ,但与此 同时也带来了一些问题 : 一方面存储容量不易扩展 ,另一 方面也不利于 MP3 播放器在其他领域的应用 。本系统将 存储器与解码器分离 ,可以利用多余的 I/O 接口 ,只要适 当增加少量硬件开销并添加相应代码 ,即可以在此系统基 础上方便地增加电压测量 、 频率测量 、温度测量等功能 ,做 到一机多用 。 1 系统设计 图 1 MP3 播放器系统结构框图 MP3 播放器系统结构框图如图 1 所示 。系统在硬件 上主要包 括 MSP430F149 单片机最小系统 、音频 解 码模 块 、SD 卡读写模 块 、 液晶显示模块以及用来存 储自制字库的 Flash 存储 器等重要模块 。 MSP430F149 是 美 国 TI 公司的 MSP430 系列单片机 ,它具有适合于各种应用 的 16 位结构 。采用“冯 诺依曼” 结构 , 因此其 RAM 、 ROM 和全部外围模块都位于同一片地址空间内 。而且具 有超低功耗性能 ,同其他微控制器相比 , MSP430 系列可 以大大延长电池的使用寿命 ,这对手持设备及一些要求低 功耗电子产品中是非常重要的 。此外 ,它还具有灵活 、强 大的处理能力 、丰富的存储器 、外设等优点。 2 硬件模块的具体实现 2. 1 MSP430F149单片机最小系统 MSP430F149 最小系统是整体设计中最核心的部分 , 控制着系统各个子模块之间的协调运行 。它设计的成功 与否 ,直接关系到整个设计能否正常运行 。如图 2 所示 , MSP430F149 最小系统中主要由稳压模块 、晶振电路 、复 位电 路 以 及 人 机 交 互 式 按 键 输 入 4 部 分 组 成 。 SPX1117M3-3 . 3 是系统稳压芯片 ,为系统提供稳定的 3. 3 V 电源 。SP708S 是系统管理芯片 ,与手动复位开关一起 , 主要起可靠复位作用 。考虑到 MP3 播放器的人机交互操 作 ,共设计了 6 个按键( KEY1 到 KEY6) 。它们的按键功 能分别是 : 确定 、向下 、 向上 、退出 、音量加 、音量减 。 2. 2 音频解码模块 VS1003 是芬兰 VLSI 公司生产的单芯片 MP3/WMA APPL ICA TION NOTES 应用天地 papermesnet. com . cn( 投稿专用) 2010 年第 11 期Microcontrollers 通过 xCS 、xDCS 引脚的置高/低来确 认是哪一个接口处于传送状态 。VS1003 的功能控制 , 如 初始化 、软复位 、暂停 、音量控制 、播放时间的读取等 , 均是 通过 SCI 口写入特定寄存器实现的 。两条 SCI 指令之间 要通过 DREQ 引脚信号判断上一次处理是否完成 。 2. 3 SD卡模块 SD卡价格低 ,存储容量大,使用方便,通用性与安全性 强,MP3 、数码相机等设备上都采用 SD 卡作为其存储设备 。 SD 卡支持两种总线模式 : SD 模式与 SPI 模式 。其 中 ,SD 模式采用 6 线制 ,而 SPI 模式采用 4 线制 。采用单 片机对 SD 卡进行读写时一般都采用 SPI 模式 。可用不 同的初始化方式使 SD 卡工作于 SD 或 SPI 模式 。 本设计中 ,音频数据 MP3 文件以 SD 卡为载体 ,所以 设计电路时必须含有读取 SD 卡模块 。图 5 为 SD 卡模块 ( SPI 模式) 的接口电路 。 2. 4 液晶显示模块 LCD3310 液晶是一个 48 行 84 列的液晶显示器 。其 带有低功耗 PCD8544 的 CMOS LCD 控制驱动器 ,串行输 入速度最高可达 4. 0 Mb/s 。为了让 LCD3310 液晶能够 显示 4 行 12 12 的汉字 ,系统开辟了一个 6 84 字节的 缓冲区 。写液 晶时 就不用 直接写 入 LCD3310 的静 态 DDRAM 了 ,可以先写入系统为它开辟的数据缓冲区 , 最 后再刷新 修改 的部 分 就可 以 显示 出 要显 示的 内 容 。 LCD3310 的接口采用 SPI 模式 ,其电路如图 6 所示。 图 5 SD卡模块接口电路图 6 液晶显示模块接口电路 3 软件设计 图 7 是 MP3 播放器的软件流程 。系统启动后 ,先初 始化硬件模块 。由单片机通过 FAT32 文件系统接口读取 SD 卡的一些基本信息 ,如容量 、扇区大小 、FAT 表以及根 目录所在的起始扇区等 。通过这些信息就可以找出 SD 卡是否有可以播放的音乐文件 。若有 ,单片机通过 SPI 总 线方式 读 出音 频信 息 , 并将 歌 曲的 码流 信 息送 入 到 VS1003 芯片中 , 通过 VS1003 解码芯片及其内含的高质 量立体声 DAC 和耳机驱动电路 ,实现 MP3 歌曲的播放功 能 。在按键的控制下 ,通过 LCD3310 中菜单选项的选择 , 实现对歌曲 选择及音 量控制等 功能 ; 在 播放的同 时 , LCD3310 上显示的信息除歌曲名称外 ,还包括进度和音 图 7 MP3 播放器的软件流程 量等 。 编者注 : SD 卡 、LCD3310 液晶 、VS1003 音频解码器 初始化程序略 。 经过运行测试 ,系统可以正常流畅地播放出 320 kb/s 的高音质 MP3 音乐文件 ,而且在使用 500 mA 锂电池的 情况下 ,可以连续正常地播放长达 10 个小时 。可见 , 其功 耗比较低 。 结 语 本着低成本 、实用性强的原则 , 设计了一种解码器与 存储器分离的 MP3 播放器 , 可以流畅地播放出高音质的 MP3 文件 。同时 ,只要适当增加少量硬件开销并添加相 应代码 ,即可以利用多余的 I/O 口在此系统基础上方便地 增加如电压测量 、频率测量 、温度测量等功能 ,真正做到一 机多用 。 编者注 : 本文为期刊缩略版 ,全文见本刊网站 www . mesnet . com . cn 。 参考文献 1 胡大可 . MSP430 系列超低功耗 16 位单片机原理与应用 M . 北京 : 北京航空航天大学出版社 ,2000. 2 魏小龙 . MSP430 系列单片机接口技术及系统设计实例 M . 北京 : 北京航空航天大学出版社 ,2002. 3 梁炎昌 . 一

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