车载MP3系统的设计

1、基于车载MP3系统的设计与应用陈杰山东理工大学机械学院摘要：本论文设计的车载MP3系统是数字化技术下的一个产品，本系统主要 包括6大模块：控制模块、模拟音频处理模块、数字音频处理模块、键盘控制模 块、收音机模块、液晶显示模块。主要设计围绕了微处理器P89LPC93等口带有解 码器的AT89C51SNDS行了软件和硬件的设计。我们设计的系统完成了播放USB 海量存储设备上的MP3t频文件及FM立体声收音功能。关键词：车载系统；P89LPC935 AT89C51SNDI TEA5767HNMP3 System Design and Application based on vehicleChenj

2、ieShandong University of Technology Mechanical CollegeAbstract In this thesis, the system of MP3 which we design based on vehicle is a digital technology products , this system contains six major modules: controlling module, analog audio processing module, digital audio processing module, keyboard c

3、ontrol module, radio module, LCD display module. We designed primarily around a microprocessor P89LPC935 and with the decoder AT89C51SNDI for the design of software and hardware. We design the system can play the MP3 audio files and FM stereo radio function in USB device which can storage mass infor

4、mation.Keywords system based on vehicle P89LPC935 AT89C51SNQITEA5767HN 0引言在数字化技术十分成熟的时代背景下，当今的多媒体技术是在信息技术领域 发展最快、最活跃的技术之一，成为了新一代电子技术发展的热门和研究的焦点。 随之而来大量的数字化产品，如 CD VCD DVD?设备都被用进了汽车，以此来 提高车主在汽车内的舒适性、娱乐性等。2010年，中国汽车市场产销量已经达到1000多万辆，成为继美国之后的第二大汽车生产和消费大国，因此，与此相应 的汽车音响的市场潜力将会高达100亿元左右1。本论文设计完成的车载 MP3系统是数

5、字化技术下的一个产品。主要包括6大模块：控制模块、模拟音频处理模块、数字音频处理模块、键盘控制模块、收音机模块、液晶显示模块。整个系 统的核心是带有解码器的AT89C5lSNDI和微处理器P89LPC935围绕这二个微处 理器进行设计。根据设计要求，车载 MP3的应用设计系统完成了播放USB海量存储设备上的MP3音频文件及FM立体声收音功能。1系统设计总体方案1.1 车载MP3系统总体设计方案要设计一个合适的、并且能够较好的应用的车载 MP源统来说，其设计的主 要工作是进行系统结构的设计、进行软件和硬件功能之间的合理分配、操作面板的设计。以达到用最小的占据空间和合理资源的利用来实现预期的目标。

6、图 1 就是系统的总体框图。系统主要包括六大模块：数字音频处理模块，模拟音频处 理模块，控制模块，收音机模块，键盘模块，液晶显示控制模块。整个系统围绕 两个微处理器P89LPC93侨口带有解码器的AT89C51SNDS行设计2。图1系统总体框图1.1.1 硬件系统构成想要高效、稳定地实现功能，我们必须有好的硬件系统，才能够现场高效、 稳定地完成数据的传输、转换、存储以及处理。我们在车载MP3的系统硬件部分 的总体设计选择好性价比高、系统级的CPUS片，我们采用的核心芯片是微处理 器AT89C51SND和P89LPC935在其基础上扩展，选择其他的元器件，设计出与 其相配套的电路部分，经调试后组

7、成硬件系统。1.1.2 软件系统构成设计一个关于车载MP3的系统，软件设计是必不可少的。车载MP源统的软 件设计分为两部分：AT89C51SND1单片机则响应各种来自系统的 USBB准请求，完成各种数据 的交换工作和事件处理；而客户驱动程序则让主机可以识别 USBS备，并通过应 用软件来存取USB设备，完成通信功能。2硬件系统设计2.1 硬件系统的结构组成车载MP3的系统设计主要使用的集成芯片有：带有解码器的微控制器 (AT89C51 SND1> 微控制器(P89LPC935)、四声道音质处理器(PT23-13L) , USB 接口芯片(SL811HS、静态RAM(CY62256)收音机

8、芯片(TEA5767H、音频功率放 大器(TDA7384)、音频数模转换器(PCMl754)、液晶显示控制芯片(UPDl6431A)。构成的硬件框图如图2所示3图2系统硬件框图2.2 控制模块的硬件设计整个系统的工作状态分为两个状态：关闭状态，工作状态。下载时（烧录）,它的外设电路全部断电，只有P89LPC935t电，且有计算机 供电。它的5 V工作电源通过6个引脚的双排插针与计算机相连而获得。图 3 为控制电源电路图。2.3 收音机模块的硬件设计调频87.5 MHz-108 MHZl勺数字调谐收音机模块，使用了便携式、低功耗调 频立体声收音机芯片TEA5767HN工作电压低，需要很少并且低价

9、的外围电路。 由于集成了低噪声RF输入放大器，具有高灵敏度；自由调节的立体声解码器， 调谐系统的锁相环合成器。通过引脚 BUSMODE两种总线可以选择：I2C总线和 3线总线。本系统选用了 I2C总线，即把BUSMODE置为0=图4为TEA5767HN 的硬件设计电路。r10KT班1P3 O/ICBA>AC0/AD03PO1/CIH2E/KBI1/AD10P2.1/0 CDZAL02M/CIH2A/KEI2/AD 11PQ WCMPKBWADOlM 3/CIHlBEB/AD13P1.7/OCCZADOOWDP1MJCBPO 3/CMPREF/KE15PQ j&TCWLKB 16P

10、Q 4/CnJlA/KBI4/DAC HAD 13P07/TlffiB17P13JSSTP3.1JXIALI P1.4ffl4TL Pl3yiNTO/SDA P12TTO/SCLVSSP3 JtVgTALa/CLKOUTP2.7MAPl-4/mTlP2j6rtlCAPiPiClK piiTQ/sapa </ssP1.1ZRXDP2J/M0SIP1WTXDP23/ME02635叩 成13R4同皿42，n1 注POWW 532MPS STATE JO23CTEL C HK 1968P - WER1 101CDDATA 111CDSCK 1279籍10 LIW IdinTKD "17

11、-15nRSD招nHXLPC 靠51图3控制电源电路+C5V啰 D ；RAI 100radio 310KRA31OKEUS_MODE DATA CLOCK W/R BUSENABLEL_OUT ROUTRADIO FANT T ANTENNAVAtbciOO1U0口口 N N N 亡亡百T k- VL101Cl 1 D.001U图4 TEA5767HNNI勺硬件设计3系统软件设计我们设计了一个USB系统，并且对其进行软件的设计。车载MP3勺系统软件 设计可以分为三部分：(1)USB外设端的单片机固件(Firm-ware)程序；* SL811Hs复位* 拔出U盘* 退出图5主程序流程图（2）主机

12、操作系统上的客户驱动程序；（3）主机应用软件。单片机固件响应各 种来自系统的USBS准请求，完成各种数据的交换工作和事件处理； 客户驱动程 序则让主机可以识别US瞅备，并通过应用软件来读取US瞅备，完成通信功能； 主机应用软件通过客户驱动程序与系统 USB（USB Device Interface）进行通信， 由系统产生US吸据的传送动作。包括检测枚举程序、中断服务、人机接口、文 件操作函数集、FAT文件系统函数集、USB协议层、硬件提取层、数据转换程序。3. 1车载MP3勺系统设计工作流程描述图5为车载MP3系统设计工作的主程序流程图。开始启动程序，对程序进行 初始化，然后选择模式任务，调用

13、各个子程序进而达到预期的目标。3. 2端点配置阶段程序设计前面已经提到固件的程序结构框架可基于中断或基于查询方式，这里以查询 方式为例。对于一个USB Mass Storage设备而言，必须支持3个端点的数据处 理。（1）O号端点：控制端点用于控制传输，主机通过与端点 。相对应的管道来读 取设备描述符，完成对设备地址的设置，并完成配置。此端点为双向数据传输端 点。（2）两个非。端点：批量传输端点。这种端点为单向数据传输端点，分别为 Bulk-In 端点和 Bull-Out 端点。3. 3设备配置阶段程序设计US暇备一旦插入到PCM的USB8口，USB佥测到设备插入以后，就会通过 控制管道向默认

14、地址发送 USEfe准请求，进入设备配置阶段。配置阶段就是主机向设备索取各种描述符的过程。每当设备收到主机发送的数据后，便会触发端点中断寄存器中端点 O所代表的位。此时，应该读取端点 O 的数据缓冲区，读取指定长度（长度由UBYCTXJ存器表示）的数据。然后对照USB 标准设备请求的数据格式，对请求类型进行识别，然后转向相应的标准请求处理 函数。3. 4批量传输阶段（BullOnly）程序设计按照USBB议中的规定，控制管道是消息管道，控制管道中的信息具有固定 的格式。而其他管道则是流管道，流管道中的数据，USBB议中没有规定其格式。Mass Storage协议通过Bulk传输方式来传送命令与

15、数据。在这种传输方式 下，有3种类型的数据（CBW CSW口普通数据）在USBffi设备之间传送。CBWffi CSW（据都有一定的格式，普通数据根据其前面的命令块来决定其归属和意义。因此，批量传输阶段程设计的任务就是识别来自BulkOut端点的CBW数据进行相应的处理，然后通过Bulkin端点向主机回传相应的CSW戈数据。3. 5播放任务USBS放模式下，按压重复键打开重复播放功能，此时可连续重复播放当前 曲目，点按快退键或快进键可选择你希望重复播放的曲目，再次点按此键时取消重复播放功能。进入该功能后，LCD上“RPT字符将变亮。按压浏览键打开浏 览功能，可顺序播放每个曲目的前几秒，此时可点

16、按快退键或快进键向后或向前 浏览曲目，当听到要选的曲目时，轻旋音量钮可播放所选的曲目，同时取消该功 能。进入该功能后，LCD上“INT”字符将变亮。按压随机键打开随机播放功能， 此时本机将随机播放曲目而非按正常的播放顺序播放USBB中的曲目，点按快退键或快进键，可随机播放其他的曲目，再次点按此键取消随机播放功能。 进入该 功能后，LCD上“RDM字符将变亮。按压暂停/播放键，暂停或播放曲目。暂停 播放时，LCD上显示“ STOP ON字符。4系统调试单片机应用系统的软、硬件制作完成后，必须反复进行调试、修改，直至完 全正常工作为止。调试工作通常可分 3个步骤进行。(1)硬件调试首先，用逻辑笔、

17、万用表等工具对硬件电路作脱机检查，看连线是否与逻辑 图一致，有无短路、虚焊等现象。器件的型号、规格、极性是否有误，插接方向 是否正确。检查完毕，可用万用电表测量一下电路板正负电源端之间的电阻，排除电源短路的可能性。通电检查时，可以模拟各种输入信号分别送人电路的各有关部分，观察I/O口的情况，查看电路板上是否有元件过热情况，是否有冒烟、异味等现象发生。 各相关设备的动作是否符合设计要求。(2)软件调试软件的调试必须在开发系统的支持下进行。先分别调试通过各个模块程序， 然后调试中断服务程序，最后调试主程序，将各部分连接进行调试。调试的范围 可以由小到大、逐步增加，必要的中间信号可以先作设定。 通常交叉使用单步运 行、断点运行、连续运行等多种方式，每次执行完毕后，检查CPLM行现场、RAM 的有关内容、I/O 口的状态等。发现一个问题，解决一个问题，直至全部通过。4(3)软硬件联调在软硬件分别调试成功的基础上，进行软硬件联机仿真，当仿真成功后，将 固件程序写入单片机中，即可脱机运行。5结论经过系统的软硬件设计与调试，以及在系统集成调试成功的基础上，完成了 车载MP3的系统设计。车载MP3的系统