课程设计（论文）-基于stm32FM电台设计.doc

成绩课程设计报告题 目：基于stm32的fm电台课程名称： arm嵌入式系统 学生姓名： 学生学号： 1214040227 系 别： 电子工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 届 别： 2012 指导教师： 电子工程学院制2015年4月基于stm32的fm电台学生：王超指导教师：吴琰电子工程学院 电子信息科学与技术1 fm部件介绍1. 主要芯片介绍1.1rda5820介绍 rda5820是北京锐迪科推出的一款集成度非常高的立体声fm收发芯片。rda5820的模式设置通过40h（寄存器地址0x40）寄存器的chip_func3:0位来设置，rda5820可以工作在rx模式、tx模式、pa模式和dac模式等，本章我们只介绍rx模式和tx模。通过设置chip_func3:0=0即可定义当前工作模式为fm接收模式。在该模式下，我们即可实现fm收音机功能。通过设置chip_func3:0=1即可定义当前工作模式为fm发送模式。在该模式下，我们即可实现fm电台的功能。1.2 1053简介vs1053是继vs1003后荷兰vlsi公司出品的又一款高性能解码芯片。该芯片可以实现对mp3/ogg/wma/flac/wav/aac/midi等音频格式的解码，同时还可以支持adpcm/ogg等格式的编码，性能相对以往的vs1003提升不少。vs1053拥有一个高性能的dsp处理器核vs_dsp，16k的指令ram，0.5k的数据ram，通过spi控制，具有8个可用的通用io口和一个串口，芯片内部还带了一个可变采样率的立体声adc（支持咪头/咪头+线路/2线路）、一个高性能立体声dac及音频耳机放大器。vs1053通过spi接口来接受输入的音频数据流，它可以是一个系统的从机，也可以作为独立的主机。这里我们只把它当成从机使用。我们通过spi口向vs1053不停的输入音频数据，它就会自动帮我们解码了，然后从输出通道输出音乐，这时我们接上耳机就能听到所播放的歌曲了,如图1所示。图1 vs1053封装图1.3 74hc4052 简介74hc4052是一款高速cmos器件，74hc4052引脚兼容hef4052b。74hc4052遵循jedec标准no.7a。 e为低时，4个开关的其中之一将被s0和s1选中（低阻态）。e为高时，所有开关都进入高阻态，直接无视s0和s1。vcc和gnd是数字控制端（s0和s1，e）的供电引脚，74hc4052的vcc至gnd范围为2.0 v10.0 v。74hc4052的模拟输入/输出端（ny0至ny3，nz）在上限vcc和下限vee之间摆动，vcc-vee应当不超过10.0 v。作为一个数字多路选择器/多路分配器，vee将被连接到gnd上（一般是接地）宽模拟输入电压范围：-5 v+5 v。1.4 tftlcd简介tft-lcd即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：thin film transistor-liquid crystal display。tft-lcd与无源tn-lcd、stn-lcd的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（tft），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。tft-lcd也被叫做真彩液晶显示器。2 硬件设计及模块功能实现2.1硬件设计实验设计为fm发射模式，设计发射频率为92.2mhz，开机显示发射频率，key_up键选择音源输入等信息。按一下key_up键即进入sd卡音源输入模式，这时key0:m+（下一曲） key2:m-（上一曲）起效，再按第二下进入mic音源模式，这时key_down键起效，可以用它来选择直接播放或者录音储存后播放模式。同时用ds0提示程序正在运行。所要用到的部分硬件资源如下：1） 指示灯ds0， 2） key0、key1、key2和wk_up等四个按键， 3） tftlcd模块 ，4） sd卡 ，5） rda5820 ，6） 74hc4052， 7） vs1053b。 2.1.1 rda5820与stm32的连接电路这里rda5820用iic总线，接在stm32的pb10和pb11两个脚上，下图中outl和outr接在rda5820的lin和rin，outr和outl是来自音频选择器（74hc4052）的输出端，作为fm发送时的音源输入。如图2所示。图2 rda5820与stm32的连接图2.1.2 vs1053解码芯片电路原理vs1053通过7根线同stm32连接，他们是：vs_miso、vs_mosi、vs_sck、vs_xcs、vs_xdcs、vs_dreq和vs_rst。其中vs_rst是vs1053的复位信号线，低电平有效。vs_dreq是一个数据请求信号，用来通知主机，vs1053可以接收数据与否。vs_miso、vs_mosi和vs_sck则是vs1053的spi接口他们在vs_xcs和vs_xdcs下面来执行不同的操作。从上表可以看出，vs1053的spi是接在stm32的spi1上面的。 1） 复位vs1053 这里包括了硬复位和软复位，是为了让vs1053的状态回到原始状态，准备解码下一首歌曲。2） 配置vs1053的相关寄存器这里我们配置的寄存器包括vs1053的模式寄存器（mode）、时钟寄存器（clockf）、音调寄存器（bass）、音量寄存器（vol）等。如图3所示。图3 vs1053b音频解码模块原理图2.1.3 sd卡接口和stm32的连接 我们用跳线帽将p10的sd_dt3、sd_cmd、sd_sck、sd_dt0分别同p12的sd_cs、spi2_mosi、spi2_sck、spi2_miso连接起来，即实现sd卡的spi模式连接。硬件连接示意图如图4所示：图4 sd卡spi方式硬件连接示意图 将图中所示的4处，用跳线帽短接，接口实现sd卡与stm32的spi连接。最后，你还得自备一个sd卡，将其插入板子下面的sd卡接口。2.1.4 tftlcd显示模块，模块原理图如图5所示：图 5 alientek 2.8寸tftlcd模块原理图tftlcd模块采用2*17的2.54公排针与外部连接，接口定义如图6所示：图6 alientek 2.8寸tftlcd模块接口图从图6可以看出，alientek tftlcd模块采用16位的并方式与外部连接，之所以不采用8位的方式，是因为彩屏的数据量比较大，尤其在显示图片的时候，如果用8位数据线，就会比16位方式慢一倍以上，我们当然希望速度越快越好，所以我们选择16位的接口。关于触摸屏本章我们不多介绍，后面的章节会有详细的介绍。该模块的80并口有如下一些信号线：cs：tftlcd片选信号。wr：向tftlcd写入数据。rd：从tftlcd读取数据。d15：0：16位双向数据线。rst：硬复位tftlcd。rs：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。2.2 模块功能实现22.1 tftlcd模块控制我们仅以ili9320控制器为例进行介绍，其他的控制基本都类似。位模式（26万色）下的显存量。模块的16位数据线与显寸的对应关系为565方式，如图7所示：图7 16位数据与显存对应关系图最低5位代表蓝色，中间6位为绿色，最高5位为红色。数值越大，表示该颜色越深。接下来，我们介绍一下ili9320的几个重要命令，因为ili9320的命令很多，我们这里不可能一一介绍，有兴趣的大家可以找到ili9320的datasheet看看。里面对这些命令有详细的介绍。r0，这个命令，有两个功能，如果对它写，则最低位为osc，用于开启或关闭振荡器。而如果对它读操作，则返回的是控制器的型号。这个命令最大的功能就是通过读它可以得到控制器的型号，而我们代码在知道了控制器的型号之后，可以针对不同型号的控制器，进行不同的初始化。因为93xx系列的初始化，其实都比较类似，我们完全可以用一个代码兼容好几个控制器。i/d1：0：当更新了一个数据之后，根据这两个位的设置来控制地址计数器自动增加/减少1，其关系如图8所示：图8 gram显示方向设置图通过这几个位的设置，我们就可以控制屏幕的显示方向了，这种方法虽然简单，但是不是很通用，比如不同的液晶，可能这里差别就比较大，有的甚至无法通用！比如9341和9320就完全不通用。3 软件设计3.1 主函数介绍3.1.1 系统初始化该模块实现对系统各模块的初始化工作，以便后面程序使用这些模块时正常工作。以下是所有初始化函数：delay_init(); /延时函数初始化nvic_configuration(); /设置nvic中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级uart_init(9600); /串口初始化为9600lcd_init(); /显示屏初始化key_init(); /按键初始化font_init(); /初始化字库audiosel_init(); /初始化音源选择usmart_dev.init(72); /usmart初始化mem_init(sramin); /初始化内部内存池vs_init(); /初始化vs1053 exfuns_init();/为fatfs相关变量申请内存 f_mount(0,fs0); /挂载sd卡 f_mount(1,fs1); /挂载flash.usmart_dev.init(72); /初始化usmartrda5820_init(); /初始化fm收发3.1.2 fm信号发射设置该模块实现对rda5820配置，根据需要这里将模式设置为发射，频率配置为93.6，发射功率设置为最大。以下是所有相关配置函数的调用：rda5820_band_set(0); /设置频段为87108mhzrda5820_space_set(0); /设置步进为100khzrda5820_txpga_set(3); /信号增益设置为3rda5820_txpag_set(63); /发射功率为最大.rda5820_tx_mode();/发送模式freqset=9360; /默认为93.6mhzrda5820_freq_set(freqset);/设置频率3.1.3 tftlcd显示基本信息该模块部分主要在tftlcd上显示必要的信息，提示用户如何操作。以下是程序内容：point_color=red; /设置字体为红色 show_str(60,10,200,16,电台实验,16,0); show_str(60,30,200,16,调频92.2mhz,16,0);show_str(60,50,200,16,*,16,0);lcd_showstring(60,70,200,16,16,2013/11/13); show_str(60,90,200,16,key0：m+ key2：m-,16,0);show_str(60,110,200,16,key_up:modeset,16,0);3.2 iic驱动rda5820 fm收发芯片 该模块部分实现了用iic驱动rda5820,从而实现了rda5820的各种设置。以下是iic控制rda5820寄存器读写的具体函数：void rda5820_wr_reg(u8 addr,u16 val) /写rda5820寄存器 iic_start(); iic_send_byte(rda5820_write);/发送写命令 iic_wait_ack(); iic_send_byte(addr); /发送地址iic_wait_ack(); iic_send_byte(val8); /发送高字节iic_wait_ack(); iic_send_byte(val&0xff); /发送低字节iic_wait_ack(); iic_stop();/产生一个停止条件 u16 rda5820_rd_reg(u8 addr) /读rda5820寄存器u16 res;iic_start(); iic_send_byte(rda5820_write);/发送写命令 iic_wait_ack();iic_send_byte(addr); /发送地址iic_wait_ack(); iic_start(); iic_send_byte(rda5820_read); /发送读命令iic_wait_ack(); res=iic_read_byte(1); /读高字节,发送ackres=8;res|=iic_read_byte(0); /读低字节,发送nackiic_stop();/产生一个停止条件 return res;/返回读到的数据以下是利用以上两个函数实现rda5820具体配置的函数：u8 rda5820_init(void); /初始化函数void rda5820_rx_mode(void); /设置rda5820为rx模式void rda5820_tx_mode(void); /设置rda5820为tx模式void rda5820_txpag_set(u8 gain); /设置tx发送功率void rda5820_txpga_set(u8 gain); /设置tx 输入信号增益void rda5820_band_set(u8 band); /设置rda5820的工作频段void rda5820_space_set(u8 spc); /设置rda5820的步进频率3.3 sd卡读写驱动该模块利用spi实现对sd卡的数据读写。 以下是sd卡控制的主要函数：void sd_spi_init(void); /spi硬件层初始化void sd_disselect(void); /取消选择,释放spi总线u8 sd_select(void); /选择sd卡,并且等待卡准备oku8 sd_waitready(void); /等待卡准备好u8 sd_getresponse(u8 response); /等待sd卡回应u8 sd_recvdata(u8*buf,u16 len); /从sd卡读取一个数据包的内容u8 sd_sendblock(u8*buf,u8 cmd); /向sd卡写入一个数据包的内容 512字节u8 sd_initialize(void); /初始化sd卡u8 sd_readdisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);/读sd卡u8 sd_writedisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);/写sd卡3.4 tft-lcd显示驱动该模块实现tft-lcd屏幕的显示驱动，这里只简单列举以下基本函数，不作具体展开：void lcd_init(void);/初始化void lcd_displayon(void);/开显示void lcd_displayoff(void);/关显示void lcd_clear(u16 color);/清屏void lcd_setcursor(u16 xpos, u16 ypos); /设置光标void lcd_drawpoint(u16 x,u16 y); /画点void lcd_fast_drawpoint(u16 x,u16 y,u16 color); /快速画点u16 lcd_readpoint(u16 x,u16 y); /读点 void draw_circle(u16 x0,u16 y0,u8 r);/画圆void lcd_drawline(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2);/画线void lcd_drawrectangle(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2);/画矩形void lcd_fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 color);/填充单色void lcd_color_fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 *color);/填充指定颜色void lcd_showchar(u16 x,u16 y,u8 num,u8 size,u8 mode);/显示一个字符void lcd_shownum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size); /显示一个数字