基于MSP430F5529的MP3

2015年长江大学电子设计竞赛基于MSP430F5529的MP3设计2015年5月6日I摘要本系统主要由MSP430F5529单片机和VS1003音频解码芯片组成，MCU通过SPI串行协议读取SD卡的音频文件，将音频文件发送给VS1003音频解码，解码后的音频信号经功率放大器放大后驱动电声转换器件发出声响，系统另外配备有由键盘和LCD组成的人机交互功能，整个系统简洁、功能完善。II目录1系统方案111主控的论证与选择112音频解码的论证与选择113控制系统的论证与选择12系统理论分析与计算121XXXX的分析1211XXX1212XXX1213XXX122XXXX的计算1221XXX1222XXX1223XXX123XXXX的计算2231XXX2232XXX2233XXX23电路与程序设计231电路的设计2311系统总体框图2312SD卡子系统框图与电路原理图2313音频放大子系统框图与电路原理图2314电源232程序的设计2321程序功能描述与设计思路2322程序流程图34测试方案与测试结果341测试方案342测试条件与仪器343测试结果及分析3431测试结果数据3432测试分析与结论4附录1电路原理图5附录2源程序61基于MSP430F5529的MP3【熊平波组】1系统方案本系统主要由MSP430F5529模块、VS1003模块、SD卡模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。11主控芯片的论证与选择方案一51单片机。51单片机出现年代较早，所以各种资料也非常的多，实现起来比较简单，达不到学习锻炼的目的，所以只以他作为一个参考。方案二STM32单片机STM32单片机虽然是近几年推出的单片机，但它以强大的性能，低廉的价格很快的占领了市场，目前这方面的资料也是非常的多，并且个人对这一型号的处理器不是很了解，所以也放弃选用。方案三MSP430单片机MSP430是TI公司现在主推的单片机型号，也是历年电子设计大赛所大量选用的处理器型号，它具有极低功耗，超强模拟外设。综合以上三种方案，选择方案三。12音频解码的论证与选择方案一AD滤波器。由单片机直接将SD卡里面WAV格式的音频文件传送到AD转换器，进行音频输出，优点是操作简单，成本低，缺点是音质较差方案二VS1003音频解码芯片。VS1003是由芬兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA音频解码芯片，其拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核VS_DSP，5K的指令RAM，05K的数据RAM,串行的控制和数据输入接口，4个通用IO口，一个UART口，同时片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC以及音频耳机放大器。性能优良，操作简单综合以上二种方案，选择方案二。2系统理论分析与计算23电路与程序设计31电路的设计311系统总体框图系统总体框图如图1所示图1系统总体框图312SD卡子系统电路原理图2、SD卡子系统电路图2SD卡子系统电路SD卡NOKIA511液晶键盘红外MSP430F5529VS1003音频放大3313音频放大子系统框图与电路原理图2、音频放大子系统电路图3音频放大子系统电路314电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供5V或者12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。32程序的设计321程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1）键盘实现功能设置音量、对比度、选歌。2）显示部分歌曲、演唱者、频谱、码率、时长、音量。2、程序设计思路322程序流程图1、主程序流程图44测试方案与测试结果41测试方案1、硬件测试2、软件仿真测试3、硬件软件联调43测试结果及分析432测试分析与结论根据上述测试数据，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，由此可以得出以下结论1、2、3、综上所述，本设计达到设计要求。5附录1实物图6附录2源程序/LCD5110HCREATEDON20141122AUTHORXIONGPB/IFNDEFLCD5110_H_DEFINELCD5110_H_INCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINT/延时宏定义DEFINECPU_FDOUBLE4000000DEFINEDELAY_USX_DELAY_CYCLESLONGCPU_FDOUBLEX/10000000DEFINEDELAY_MSX_DELAY_CYCLESLONGCPU_FDOUBLEX/10000/枚举D/C模式选择TYPEDEFENUM/EMUM为枚举常量DC_CMD0,/写命令DC_DATA1/写数据DCTYPEDEFINELCD_CLK_LP2OUTVOIDLCD5110_INITVOIDVOIDLCD5110_SETCONTRASTUNSIGNEDCHARCONTRASTVOIDLCD5110_CLEARVOIDVOIDLCD_SET_XYUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARYVOIDLCD_WRITECHARUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARCVOIDLCD_WRITESTRINGUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,CHARSVOIDLCD_WRITENUMUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDINTNUMVOIDLCD_WRITE_12X16FONTUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARCVOIDLCD_DRAWPICTUREUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARCONSTMAP,UNSIGNEDCHARPIX_X,UNSIGNEDCHARPIX_YVOIDLCD_WRITE_12X16FONTSUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARCVOIDLCD_WRITE_12X16FONTS_TBUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARCENDIF/LCD5110_H_/NOKIA5110CCREATEDON20141026AUTHORXIONGPB/NOKIA5510指令集/D7D6D5D4D3D2D1D0/00100PDVH/|_1扩展指令集0基本指令集/|_1垂直寻址0水平寻址/|_1低功耗模式0正常模式/显示模式/D7D6D5D4D3D2D1D0/00001D0E/|_00118/|_0101/白屏正常全显反转/文件名NOKIA5110LCDC描述诺基亚5110LCD驱动源文件作者XIONGPB编辑器CCS53日期20141025/INCLUDE“LCD5110H“INCLUDEINCLUDE“FONTH“/函数名称LCD5110_IO_INIT函数功能I0口初始化入口参数无出口参数无说明无/VOIDLCD5110_IO_INIT/P6DIR|BIT5P3DIR|BIT4P3DIR|BIT3P1DIR|BIT6P6DIR|BIT6/P2DIR|BIT2P7DIR|BIT4P8DIR|BIT1P4DIR|BIT3P4DIR|BIT0/9函数名称LCD5110_INITVOID函数功能5110初始化入口参数无出口参数无说明无/VOIDLCD5110_INITVOIDLCD5110_IO_INIT/I0口初始化LCD_RST_L/产生一个让LCD复位的低电平脉冲DELAY_US150LCD_RST_HLCD_CE_HDELAY_MS1LCD_CE_L/5110片选有效，允许输入数/设置LCDLCD_WRITE_BYTE0X21,DC_CMD/使用扩展命令设置LCD模式LCD_WRITE_BYTE0XC8,DC_CMD/设置偏置电压LCD_WRITE_BYTE0X06,DC_CMD/温度校正LCD_WRITE_BYTE0X13,DC_CMD/148LCD_WRITE_BYTE0X20,DC_CMD/使用基本命令。并设置V0，水平寻址LCD5110_CLEAR/清屏LCD_WRITE_BYTE0X0C,DC_CMD/设定显示模式，正常显示LCD5110_SETCONTRAST70/对比度为68LCD_CE_L/关闭LCD/函数名称LCD5110_SETCONTRASTUNSIGNEDCHARCONTRAST函数功能设置LCD对比度入口参数CONTRAST对比度范围0127出口参数无说明无10/VOIDLCD5110_SETCONTRASTUNSIGNEDCHARCONTRASTLCD_WRITE_BYTE0X21,DC_CMDLCD_WRITE_BYTE0X80|CONTRAST,DC_CMDLCD_WRITE_BYTE0X20,DC_CMD/函数名称LCD_WRITE_BYTEUNSIGNEDCHARDATA,DCTYPEDC函数功能向LCD发送数据入口参数DATA数据DCDC_CMD0/写命令DC_DATA1/写数据出口参数无说明无/VOIDLCD_WRITE_BYTEUNSIGNEDCHARDATA,DCTYPEDCUNSIGNEDCHARILCD_CE_L/5110片选有效，允许输入数据IFDCDC_CMDLCD_DC_L/发送命令ELSELCD_DC_H/发送数据FORI0I8VS_WRITEBYTEVSDATAVS_CS_H/关闭片选/函数名称INT16UVS_READ_REGINT8UADDR功能描述从VS的功能寄存器中读取数据,一个字输入参数INT8UADDR功能寄存器的地址输出参数NONE返回参数RETURNTEMP读到的字,2字节/UNSIGNEDINTVS_READ_REGUNSIGNEDCHARADDRUNSIGNEDINTTEMP0/VS_DREQ1WHILEVS_DREQ/VS的DREQ为高电平时才接收数据/VS_CS_L/打开片选/VS_WRITEBYTEVS_READ/读出操作码功能寄存器读操作/VS_WRITEBYTEADDR/写入寄存器地址/TEMPVS_READBYTE/读高字节/TEMPDEFINESOFT_SPI/条件编译，SOFT_SPI启用软件SPI代码EXTERNVOIDSPI_CS_HIGHVOIDEXTERNVOIDSPI_CS_LOWVOIDEXTERNVOIDSPI_HIGHSPEEDVOIDEXTERNVOIDSPI_LOWSPEEDVOIDEXTERNVOIDSPI_INITVOIDEXTERNUNSIGNEDCHARSPI_TXFRAMEUNSIGNEDCHARPBUFFER,UNSIGNEDINTSIZEEXTERNUNSIGNEDCHARSPI_RXFRAMEUNSIGNEDCHARPBUFFER,UNSIGNEDINTSIZEENDIF/SPI_H_/FILEHAL_SDCARDCADDTOGROUPHAL_SDCARD/INCLUDE“MSP430H“INCLUDE“SPIH“/PINSFROMMSP430CONNECTEDTOTHESDCARDDEFINESPI_SIMOBIT1DEFINESPI_SOMIBIT2DEFINESPI_CLKBIT3DEFINESD_CSBIT7/PORTSDEFINESPI_SELP4SELDEFINESPI_DIRP4DIRDEFINESPI_OUTP4OUT30DEFINESPI_RENP4RENDEFINESD_CS_SELP3SELDEFINESD_CS_OUTP3OUTDEFINESD_CS_DIRP3DIR/BRIEFINITIALIZESDCARDPARAMNONERETURNNONE/VOIDSPI_INITVOID/PORTINITIALIZATIONFORSDCARDOPERATIONSPI_SEL|SPI_CLKSPI_SOMISPI_SIMOSPI_DIR|SPI_CLKSPI_SIMOSPI_REN|SPI_SOMI/PULLUPSONSDCARDSOMISPI_OUT|SPI_SOMI/CERTAINSDCARDBRANDSNEEDPULLUPSSD_CS_SELSD_CS_OUT|SD_CSSD_CS_DIR|SD_CS/INITIALIZEUSCI_B1FORSPIMASTEROPERATIONUCB1CTL1|UCSWRST/PUTSTATEMACHINEINRESETUCB1CTL0UCCKPLUCMSBUCMSTUCMODE_0UCSYNC/3PIN,8BITSPIMASTER/CLOCKPOLARITYSELECTTHEINACTIVESTATEISHIGH/MSBFIRSTUCB1CTL1UCSWRSTUCSSEL_2/USESMCLK,KEEPRESETUCB1BR063/INITIALSPICLOCKMUSTBE24CMD2ADDRCMD3ADDRCMD4ADDR/CRC校验，SPI模式下无效，可随便给CMD5SD_SPI_CRC40/等待SD卡应答ITIMEOUT/超时门限值DOTEMPWRITE_COMMAND_SDCMDIWHILETEMPSD_COMMAND_ACK/超时判断IFI0RETURN0/超时，返回失败代码/空发若干次CLKFORI0I24CMD2ADDRCMD3ADDRCMD4ADDR/CRC校验，SPI模式下无效，可随便给CMD5SD_SPI_CRC/等待SD卡应答ITIMEOUT/超时门限值DOTEMPWRITE_COMMAND_SDCMDIWHILETEMPSD_COMMAND_ACK/超时判断IFI0SD_CS_HIGHRETURN0/超时，返回失败代码/等待SD卡应答ITIMEOUT/超时门限值DOTEMPSD_READ_BYTEIWHILETEMPSD_DATA_ACK/超时判断IFI0SD_CS_HIGHRETURN0/超时，返回失败代码/读取指定字节ENDNUMFIRSTNUMNUMFORI0I24CMD20X00FFC000CMD30X00FFC000CMD40X00FFC000CMD5SD_SPI_CRCITIMEOUT/超时门限值DOCMD0SD_CMD55/CMD55命令TEMPWRITE_COMMAND_SDCMD/先发送CMD55/判断是否为SD卡IFTEMP0X01/如果有反应/如无需判断存储卡类型，直接执行线间代码CMD0SD_CMD41/CMD41命令TEMPWRITE_COMMAND_SDCMD/发送CMD41进行激活IFTEMP0X00SD_CS_HIGH/CS片选禁能/否则，为MMC卡ELSE/如果发送CMD55无反应，改发送CMD1CMD0SD_CMD1/CMD1命令CMD50XFFTEMPWRITE_COMMAND_SDCMD/发送CMD1进行激活IFTEMP0X00SD_CS_HIGH46/CS片选禁能IWHILETEMPSD_COMMAND_ACK/超时判断IFI0RETURN0/超时，返回失败代码ELSERETURN1/SD_HARDWAREHCREATEDON2015412AUTHORXIONGPB/IFNDEFSD_HARDWARE_H_DEFINESD_HARDWARE_H_EXTERNVOIDSD_WRITE_BYTEUNSIGNEDCHARVALUEEXTERNVOIDSD_WRITE_FRAMEUNSIGNEDCHARPBUFFER,UNSIGNEDCHARSIZEEXTERNVOIDSD_CS_HIGHEXTERNVOIDSD_CS_LOWEXTERNUNSIGNEDCHARSD_READ_BYTEEXTERNVOIDSD_READ_FRAMEUNSIGNEDCHARPBUFFER,UNSIGNEDINTSIZEEXTERNVOIDSD_HIGH_SPEEDEXTERNVOIDSD_LOW_SPEEDENDIF/SD_HARDWARE_H_/SD_HARDWAREC47CREATEDON2015412AUTHORXIONGPB/SD_HARDWAREC说明此函数库文件为SD卡底层相关的读写和操作函数，也是与最底层G2的SPI唯一的衔接函数库。若是需要在其他硬件微处理器上使用上层SD_SPIC库函数，只需要更改此函数库中带有“此处，调用底层G2硬件接口函数”注释的4处底层SPI函数，和SD_HIGH_SPEED、SD_LOW_SPEED这两个函数即可完成移植。CREATEDON201343/INCLUDE“MSP430H“INCLUDE“SPIH“/名称SD_HIGH_SPEED功能SD卡在SPI读取模式下，使能SPI的时钟为高速传输模式入口参数无出口参数无说明该函数可以更改当前SPI工作的速度。一般在初始化完SD卡后需要将SPI的速度提高，加快读写速度使用范例SD_HIGH_SPEED/VOIDSD_HIGH_SPEEDSPI_HIGHSPEED/名称SD_LOW_SPEED功能SD卡在SPI读取模式下，使能SPI的时钟为低速（300K左右）入口参数无出口参数无说明由于在初始化完SD卡时，需要的速度很低，此函数更改当前SPI工作的速度。使其在300K左右使用范例SD_LOW_SPEED48/VOIDSD_LOW_SPEEDSPI_LOWSPEED/名称SD_CS_HIGH功能SD卡在SPI读取模式下，控制使能CS管脚为高电平入口参数无出口参数无说明此处的CS管脚可以根据硬件的需要，任意指定管脚作CS均可。使用范例SD_CS_HIGH/VOIDSD_CS_HIGH/此处，调用底层G2硬件接口函数SPI_CS_HIGH/名称SD_CS_LOW功能SD卡在SPI读取模式下，控制使能CS管脚为低电平入口参数无出口参数无说明此处的CS管脚可以根据硬件的需要，任意指定管脚作CS均可。使用范例SD_CS_LOW/VOIDSD_CS_LOW/此处，调用底层G2硬件接口函数SPI_CS_LOW/名称SD_WRITE_BYTE功能SPI模式下，向SD卡中写入一个字节数据入口参数VALUE当前要写入的数据出口参数无说明使用该函数可以向SD卡中写入