开题报告-基于STM32的多功能MP3设计.doc

内蒙古科技大学信息工程学院毕业设计开题报告题 目：基于STM32的多功能MP3设计 学生姓名：学 号：专 业：自动化班 级：自2010-3班指导教师：一、选题的目的与意义1.1、MP3播放器的由来和前景MP3全称是MPEG Layer 3，狭义上来说就是以MPEG Layer 3标准来压缩编码的一种音频格式。在网络资源广泛普及的今天，MP3音乐以其小数据量和近似完美的音质播放效果已经成为家用PC和网络上最流行的音乐格式。MP3也指MP3播放器，MP3播放器实际就是一个有特定功能的小型电脑，在MP3播放器不大的机身里，有MP3播放存储器（存储卡）、MP3播放器显示器（LCD液晶屏）、MP3播放器主控处理器MCU（微控制器）或MP3播放器音频解码DSP（数字信号处理器） 等。自从韩国世韩(Seahan)公司在1998年推出世上第一台MP3随身听以来，MP3播放器以其小巧便携的外形，不错的很接近于CD的音质，前卫的功能，越来越受消费者的青睐，也就成为业界乃至大众媒体关注的热门话题。它的存储媒介是芯片或卡，无需转动部件，彻底摆脱了光碟和磁带的束缚，所以抗震和节电性能更好。在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了各自的MP3播放器产品，各IC供应商也更具要求提供了众多的MP3音频解码芯片及其解决方案。这使MP3播放器的研发与生产变得更加简便，成本也大大降低，市场更加广阔。1.2、STM32的优势STM32系列是基于ARM Cortex-M3内核开发研制的一款MCU，有高性能、低成本、低功耗的特点。按其性能可分为两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列的时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型的时钟频率为36MHz，以16位产品的价格和超越普通16位机的性能为主打特点，是16位MCU产品用户的最佳选择。两个系列都内置了32K到128K的闪存，SRAM的最大容量以及外设接口的组合有所不同。时钟频率72MHz时，在闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场中功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。总结STM32主要有下面几点优势：1、搭载ARM公司最新的、具有先进的ARMv7架构的Cortex-M3内核 2、出色的实时性能 3、优越的功效 4、高级的、创新型外设 5、最大的集成性 6、易于开发，加速了面市时间7、价格便宜正因为STM32有丰富的IO,和模块，很高的处理速度，采用库开发的高效率开发模式，本系统选用STM32为主控芯片有不可或缺的优势，二、MP3播放器的发展和现状1998年推出了世界上第一台MP3播放器MPMAN F10。2000年1月，音频硬件领域的龙头企业创新推出了世界上第一台2.5寸硬盘MP3NOMAD Jukebox2002年9月，世界上首款支持WMA编码的MP3诞生，它就是三星yp u6。不仅支持WMA格式音乐的播放，还可以将各种音频文件转录为WMA格式，对比其它仅具有WMA解码功能的MP3，三星yp u6做到了“完全支持多种音频格式”。进入2004年，当MP3在外观、容量、音质上的发展已经无法再吸引更多眼球，开始转向多功能的方向发展。正如手机的发展过程，人们对于MP3的要求已经不再是单一的欣赏音乐，而是能像手机一样一机多用。作为世界上第一款闪存式彩屏MP3信利MP301的诞生，引起了MP3市场的热门关注。之后，可拍照的MP3，可播放视频的MP3（MP4，MP5）相继推出，到如今，MP3的功能和应用已经非常的广泛了，不仅价格已达到大众花消费阶段，相对传统的随身听具有很大的优势，mp3播放器的体积远比卡带机、CD和MD的小，即使是硬盘式mp3播放器也比卡带机、CD、MD的小巧。加上网上免费mp3音乐资源众多，你可以在网上免费下载任何你喜欢的音乐，而且如今的MP3播放器动辄4G，8G的大容量内存，可以满足大部分的消费人群，MP3播放器早已融入大众的生活之中。三、可行性分析由于该多功能MP3要实现系统图形化界面和mp3播放这两大功能，对ram和CPU的处理速度要求是比较高的，首先对图片的解压要用到较多的ram，其次，对MP3的播放来说，尤其对320Kbps的MP3格式数据流的处理，处理器的速度必须非常快，才能播放流畅。可选的八位机有AVR，PIC等，可选的32位处理器有SAMSUNG，NXP，STM32，ATMEL等。首先，要有丰富的RAM，八位机主要靠外部扩展，内部RAM一般在4Kbyte以内，更多的RAM靠外扩，32位机里中，SAMSUNG的芯片一般不内带RAM，也要外扩，出于对成本的考虑，外扩RAM，FLASH芯片必然加大成本。所以主控芯片最好自带的FLASH和RAM。其次，本系统需要处理很多图片和音频解码任务，对存储介质有一定的要求。可供选择的有FLASH芯片，还有SD卡，U盘等。选择FLASH，系统占用的IO口很多，后期的升级扩展能力也相应减少。U盘和SD卡都是不错的选择，同容量的SD卡和U盘SD卡读写容易价格低，所以系统选SD卡作为存储介质。第三，系统播放MP3要用到解码芯片VS1003，要用到SPI口，所以控制芯片最好有SPI接口和SPI控制器，这样大大减少外扩的IO和系统资源的占用，提高了系统处理的效率。通过以上分析，系统最终选择了STM32作为控制芯片，具体型号选择为ST公司推出的基于Cortex-M3构架的STM32F103VET6芯片。采用STM32F103VET6作为控制核心，芯片具有RTC时钟，高速SPI，三个串口，自带USB和CAN接口，2个IIC接口，具有128K flash和64K 的SRAM，对本系统的设计完全满足要求并且有一定的剩余空间可供以后的升级扩展使用。四、文献综述在高美珍 基于嵌入式系统的MP3播放器设计中，作者提到了MP3的模块化设计和硬件模块选型，简述了VS1003音频解码芯片的硬件原理，与MCU之间的SPI通讯等硬件连接方案和软件解决方案，提出了低成本高效率的MP3解决方法。1在张学慧和朱爱珍基于STM32的嵌入式MP3播放器的研究一文中，作者把重心放在MP3播放器的硬件设计上，包括STM32和各种模块的硬件原理，例如最小系统原理图，外扩模块供电方式，各模块与主控的连接方案，总线通讯等。2软件方面，颜锐、谭周文在基于STM32的多功能MP3设计文中提到了操作系统和图像界面的应用。着重阐述了UCOS II在MP3播放器设计中的作用，也提供了图形化界面应用软件UCGUI对MP3播放器可视化和易操控性的解决方案。3综上所述，对于STM32平台上的MP3播放器的研究，可分为硬件层，驱动层，系统层和应用层几个层面，用来实现多功能MP3的功能最大化和运行最优化。五、系统设计框图：5.1、硬件设计框图：低速外部晶振32.768KHz高速外部晶振8MHzSDIOSD卡STM32F103VET6MCU电源电路（DC-DC稳压）USB接口复位电路SPI总线音频解码芯片功放电路FSMC总线LCD液晶屏 图1、硬件设计总体结构图5.2、软件设计框图：应用层（MP3播放，图片浏览等）UCGUIUCOS II解码芯片驱动文件系统LCD驱动SPI驱动SD卡驱动USB驱动ST库函数3.5.0图2、软件设计总体结构图六、时间安排第4-5周：消化有关资料、完成方案选型，撰写设计方案及开题报告。第6-7周：完成电路原理图的绘制，熟悉操作系统的操作和驱动的设计方案。第8-10周：完成文件系统移植，SD卡、MP3音频解码、USB存储和LCD的驱动设计。第11-13周：完成MP3播放器图形界面的设计。第14-16周：优化设计内容、撰写设计报告、答辩。参考文献:1.高美珍, 基于嵌入式系统