基于ARM多功能音频播放器设计

第1页基于ARM多功能音频播放器设计摘要基于ARM多功能音频播放器设计分为硬件设计和软件设计，前者是使用32位高性能Cortex-M3芯片作为主控制器，将音频信号解码芯片、外部电路、薄膜晶体管液晶显示器、安全数码卡、文件管理系统以及按键等模块，按照设计完成的多功能音频播放器原理图架构，实现一个完整的MP3播放器。后者使用KeilMDK软件提供一个完善的C程序环境，MDK提供了大量的中间库。本播放器能够实现的功能丰富，如音乐播放、下一曲按键、音量调节、曲名显示等多种功能。音频文件存放在SD卡中，通过文件系统进行明确硬盘或分区管理。系统有按键控制方式，其中包括STM板模式选择键、电源开关、复位键、向下翻动键、音量调节双键，设计中使用了两个LED灯，其中LED0用于指示程序运行状态，LED1用于指示VS1003B正在初始化。第1章绪论第1.1节开发背景随着电子科技的向前推进，人们的精神享受需求愈加提高，电视影院已经难以满足人们的视听需求，能够随身携带的电子设备成了人们的首选，早前的电子产品仅支持少数文件格式，可扩展性较差，随着更加先进的压缩算法提出，媒体格式呈现多样化，设计师们对此设计了一种具有良好可扩展性架构的嵌入式媒体播放器-MP3播放器。本文设计一个基于ARM芯片Cortex-M3的多功能音频播放器的设计。第1.2节控制器与显示器1.2.1.控制器选择采用STM32F103VCT6作为主控制器。她是TI公司推出的一款以Cortex-M3为内核的32位高性能单片机，运算速度快，拥有多达68个IO口。1.2.2.显示模块TFT-LCD是薄膜晶体管型液晶显示屏，正是人们口中的“真彩”（TFT）第2页第1.3节存储器与音频芯片1.3.1.存储器模块安全数码卡（SD）是基于半导体快闪记忆器的一种新的记忆设备，广泛用于便携式装置上，具有安全性好、容量大、性能强、读写速度快等许多特点。1.3.2.音频解码模块VS1003B是荷兰VLSI公司设计的一款高性能音频解码芯片，各组成单元有高性能DSP处理器核，RAM；SPI控制，I/O口，ADC，DAC，音频放大器。第2章硬件设计第2.1节STM32概述2.1.1.STM32F103VCT6概述STM32F103VCT6是TI公司制作的最新一代Cortex-M3内核32位微处理器，拥有令人赞叹的快速响应速度和强大的功能，引脚图如下：图12.1.2.STM32F103VCT6外部电路（1）、供电系统第3页STM32电源电压值3.3v，采用TLV1117-33，电路图如图2。GND1IOUT4LV7-.S0CmHnductor_图2（2）、晶振振荡电路STM32时钟源有4个：主振荡器、内部振荡器、内部振荡器、外部时钟振荡器。采用8MHz晶振电路如图3。Y8MpF图3（3）、复位电路STM32外部复位输入管脚低电平时有效，上电时迅速产生一个上电复位信号，按下复位按键RST也可对系统进行复位。其复位电路见图4。RK图4（4）、JTAG接口第4页JTAG接口是用来完成系统程序的下载与调试，该端口由5个标准的管脚组成，电路图见图5。12367890PJTAGVC_.NDR排OIMSK图5第2.2节音频解码芯片2.2.1.芯片封装VS1003B采用LQFP-48封装，封装图如图6。图62.2.2.芯片特性VS1003B音频解码芯片的主要特性：（1）该芯片可以解码MPEG1、MPEG2音频层；（2）单时钟1213MHz；（3）高低声音控制；（4）支持WAV和MP3流；（5）对线路输入或话筒输入的音频信号进行IMAADPCMM编码。第5页2.2.3.供电系统I/O端口，模拟、数字全都是单独供电的，电压值有3.3v和2.5v两种，电路图如图7。GND1I3OUT24LV-.0C_F6mHnductor图72.2.4.读写操作时序VS1003B采用SPI总线模式，其时序图见图8：图8第2.3节TFT彩屏本系统采用的薄膜晶体管型液晶显示屏2.8寸，分辨率为240*320。可以支持65K/262K色，数据位为可选方式16/8位，ILI9325控制器。引脚定义见图9：BSRWX+YEAK图9第2.4节开发工具介绍第6页KeilMDK是一款工程师们为了研发微控制器而专门设计出的专业的针对性软件，具难度低，功能强，用途广等特色，几乎所有的嵌入式架构及应用都能使用该软件进行设计与开发。第2.5节程序框图MP3流程程序框图MP3流程图见图10。开始检测字库是否存在对VS1003B进行RAM测试和正弦测试循环播放SD卡MUSIC文件内的歌曲在TFTLCD上显示歌曲信息及当前状态结束复位键是否按下POWER键是否关闭电源按键输入值（上下键、音量键）图10第2.6节重要函数分析（1）软复位函数，代码如图11所示。第7页图11（2）读写命令函数，代码如图12-图13所示。图12写命令函数第8页图13读命令函数系统功能测试与分析第2.7节音乐播放功能测试系统功能测试（FCT）是对于设计的PCB上电后，测试设计的系统各个功能是否正常，硬件的工艺是否合格等。本系统是基于ARM音频播放器，测试的主要内容是：播放音乐、多种格式音频文件、按键功能、TFT液晶显示。下面分别展示各个主要功能的测试过程和结果MP3歌曲播放测试界面见图14所示。图14第9页第2.8节测试结果分析通过系统功能功能测试，本系统的各个功能完整，全部达到设计要求，其中歌曲播放、不同格式播放，TFT彩屏显示当前播放的歌曲序列、歌曲总数、歌曲名称、歌曲格式、音量调节、下一首等主要功能都完整实现，均完成了设计指标，达到了设计要求。本系统音频播放器设计，也有一些不足之处，例如设置了向下翻页按键，却没有了向上翻动的按键，使用起来略有不适。音质效果不是很完美，运放器性能不理想。显示屏显示的操作界面不够美观，没有时尚的触摸屏功能。结论通过本次毕业设计，综合了大学3年多以来所学的大部分电子专业课程，通过自己动手设计，查阅资料，对大学阶段电子专业所学知识起到了一个很好的巩固作用。本设计涉及许多硬件相关知识，搜索了很多资料，工作量大，通过导师和同学们的热心帮助以及本人的努力，最终完成了音频播放器的设计，各个设计要求的功能全部实现，使得本人硬件设计能力得到巨大提升。软件设计过程中，由于本人对Keil软件只是略知皮毛，平时停导师讲课时没感觉多难，到自己动手设计时，遇到了许多问题，接口设置、模式设置、软件对象不会修改等，通过求教导师和向同学请教才逐渐掌握。总体而言，音频播放器的功能还是比较完善和良好的，敦促自己在毕业以后多做一些此类设计，通过实验积攒经验，使自己成为一名合格的电子类工程师！第10页致谢感谢本次毕设的指导老师丁建强，设计过程得到了老师许多的支持与鼓励，感谢本设计中参考的文献的作者们，正式您们的杰出的贡献和研究成果，才使得后来的学习者能够站着您们的脚步上展