基于STM32的MP3播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉超華,王述運(yùn),谷樹(shù)山（遼寧省葫蘆島市海軍航空兵學(xué)院飛行模擬訓(xùn)練系,125001）

基于STM32的MP3播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉超華,王述運(yùn),谷樹(shù)山
（遼寧省葫蘆島市海軍航空兵學(xué)院飛行模擬訓(xùn)練系,125001）

MP3是一種比較收歡迎的播放系統(tǒng)，具有成本低，兼容性好，質(zhì)量不失真等特點(diǎn)。本文采用STM32系列的32位微控制器，結(jié)合解碼芯片VS10039（自動(dòng)有SD卡，顯示器）等一些設(shè)備設(shè)計(jì)了MP3播放器。其主要功能有：播放VS1003可以解碼大多數(shù)音頻格式，支持多種音頻的解碼，以便更好的輸出；通過(guò)搖桿的控制播放音頻順序，通過(guò)電位高低來(lái)控制音量的大小，通過(guò)LCD音頻的播放等；電腦通過(guò)USB接口對(duì)播放器上的存儲(chǔ)卡進(jìn)行讀取，寫(xiě)入，刪除等操作，以方便音頻文件多少的控制。從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正mp3播放器的設(shè)計(jì)。

音頻播放器；解碼芯片；STM32V100；VS1003

0 引言

STM32系列32位處理器采用ARM公司的CortexM3內(nèi)核。VS1003音頻解碼芯片為芬蘭VLSI Solution 公司生產(chǎn)的單片MP3/WMA/MIDI解碼和ADPCM編碼芯片。具有兼容性好，穩(wěn)定等特點(diǎn)。本文采用STM32系列的32位微控制器，結(jié)合解碼芯片VS10039（自動(dòng)有SD卡，顯示器）等一些設(shè)備設(shè)計(jì)了MP3播放器。。其主要功能有：播放VS1003可以解碼大多數(shù)音頻格式，支持多種音頻的解碼，如微軟公司的WAV格式，WMA格式，開(kāi)源組織的OGG格式，還有德國(guó)開(kāi)發(fā)的mp3格式。且音質(zhì)非常好；以便更好的輸出；通過(guò)搖桿的控制播放音頻順序，通過(guò)電位高低來(lái)控制音量的大小，通過(guò)LCD音頻的播放等；電腦通過(guò)USB接口對(duì)播放器上的存儲(chǔ)卡進(jìn)行讀取，寫(xiě)入，刪除等操作，以方便音頻文件多少的控制。從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正mp3播放器的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 STM32處理器工作原理

CortexM3是ARM公司推出的基于ARMv7體系架構(gòu)的處理器核，具有高性能、兼容性好、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在嵌入式開(kāi)發(fā)中比較受歡迎。ARMv7 體系架構(gòu)采用了Thumb2壓縮技術(shù)，它是在Thumb壓縮技術(shù)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步完善，并且保持了對(duì)Thumb壓縮技術(shù)的支持。在同種條件下， Thumb2技術(shù)比純ARM代碼少使用31%的內(nèi)存，減小了內(nèi)存開(kāi)銷，提高了系統(tǒng)性能。在同種條件下比Thumb壓縮技術(shù)減少38%的空間。

1.2 電源部分原理

電源是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)質(zhì)量好的的、播放時(shí)間長(zhǎng)的電源和一個(gè)合理的電源管理設(shè)計(jì)是非常重要的。本系統(tǒng)有以下幾種電壓標(biāo)注：處理器支持電壓+1.8 V，VS1003解碼器兼容+3.3 V、LCD顯示器，總線設(shè)計(jì)電路，其他操作設(shè)備電源電壓都是+5 毫安。所以要做好變壓器的設(shè)計(jì)工作，這個(gè)是非常重要的。

1.3 音頻解碼器介紹

VS1003 是一個(gè)支持多種格式的音頻解碼器和ADPCM編碼器。它可以支持高質(zhì)量DAC,沒(méi)有相位誤差，為用戶應(yīng)用提供5KB的指令RAM 和0.5KB 的數(shù)據(jù)RAM。4 個(gè)常規(guī)用途的I/O 口，，也有一個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個(gè)耳機(jī)放大功能和地線緩沖器。

1.4 液晶顯示原理

1602液晶可以顯示2行16列32個(gè)字符，在一些低成本，低功耗的智能物品中比較受歡迎，如計(jì)算器，播放器等等。1602液晶顯示器內(nèi)部模塊已經(jīng)儲(chǔ)存了160不同的字符圖形，如圖1所示，這些字符有：常用的數(shù)字、大小寫(xiě)字母、還有日文和通用的希臘字符等，每一個(gè)字符都存儲(chǔ)在160個(gè)字符圖形里面，比如我們常用的數(shù)字“0”的代碼是00110000B (30H)，，顯示時(shí)模塊把內(nèi)部存儲(chǔ)30H中的圖形在lcd顯示出來(lái)，顯示屏數(shù)據(jù)“0”就會(huì)清楚的顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)在硬件上分為5個(gè)模塊：微處理器STM32F103、SD存儲(chǔ)卡、VSl003解碼器、操作處理?yè)u桿Joystick和LCD顯示屏。

MP3播放功能模塊的工作分為兩個(gè)部分：

第一部分是順序播放MP3歌曲，該功能需要首先要存儲(chǔ)一些音頻文件，開(kāi)始工作室VSl003解碼器進(jìn)行音頻解碼，微處理器STM32F103給解碼器提供數(shù)據(jù)。然后播放音頻。

直至歌曲結(jié)束，通過(guò)操作處理?yè)u桿Joystick上面的結(jié)束按鈕操作會(huì)使該功能提前結(jié)束。由于，在SD存儲(chǔ)器每塊包含16kb字節(jié)，這種結(jié)構(gòu)可以使存儲(chǔ)器容量很大。微處理器STM32F103讀取SD存儲(chǔ)器上面的數(shù)據(jù)，通過(guò)VSl003解碼器，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始工作。

第二部分則操作處理?yè)u桿Joystick上的按鈕對(duì)播放器音頻文件的控制，可以對(duì)播放器音頻播放過(guò)程中暫停，結(jié)束等等進(jìn)行操作。在實(shí)際操作中還可以對(duì)音頻文件切換到上一首，下一首進(jìn)行操作，在運(yùn)用中比較人性化。因?yàn)檎麄€(gè)播放器的功能比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有比較復(fù)雜的操作，所以程序都可以比較容易的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)MP3播放器通過(guò)USB接口插入電腦后，系統(tǒng)執(zhí)行USB通訊功能模塊功能，通過(guò)電腦可以對(duì)SD存儲(chǔ)器上的音頻文件進(jìn)行增加或者刪除。

MP3 Player硬件設(shè)計(jì)電路圖

如圖2 所示，STM32F103xsh聲音解碼器使用SPI2端口與VS1003芯片的SI、SO、SCLK接口連接；VS1003芯片的控制引腳xCS、xRESET、xDCS分別與STM32F103的PA1、PA0和PA2連接，低電平有效；VS1003的狀態(tài)引腳DREQ與STM32F103處理器的PA3連接，低電平表示需要送數(shù)據(jù)，高電平表示正在處理數(shù)據(jù)。

圖2 MP3播放器原理

2.1 模塊化電路設(shè)計(jì)

2.1.1 SD卡模塊

該系統(tǒng)使用STM32內(nèi)部接口SPIl與SD卡進(jìn)行讀取操作，由于播放器采用STM103V100-II開(kāi)發(fā)板，此開(kāi)發(fā)板自帶SD卡，所以使用SPI總線與STM32處理器連接，對(duì)SD進(jìn)性讀取操作。如圖3所示

圖3 SD連接器與STM32處理器SPI連接圖

以SD存儲(chǔ)器上面的音頻文件進(jìn)行讀取，寫(xiě)入，刪除等等的操作。

2.1.2 音頻解碼器模塊

2.1.3 液晶顯示模塊

LCD液晶顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)顯示、以及對(duì)播放器操作的指令的顯示等功能，可為使用者提供音頻播放信息。以及通過(guò)按鈕對(duì)音頻進(jìn)行操作狀態(tài)。由3.3.4 顯示模塊方案可知，前期為了整個(gè)播放器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化，此次STM32V100開(kāi)發(fā)板有自帶的LCD液晶屏可以做為系統(tǒng)顯示模塊的設(shè)計(jì)。LCD液晶屏硬件電路如圖5所示

The Design Of MP3 System Based on STM32

Liu Chaohua,Wang Shuyun,Gu Shushan
(Huludao,Liaoning,College of Naval Aviation flight simulation training system,125001)

MP3 is a broadcast system is popular,and has the advantages of low cost,good compatibility, quality characteristic distortion.This paper uses 32 bit STM32 series microcontroller,combined with the decoding chip VS10039(automatic SD card,display)and other equipment design of MP3 player.Its main function has:VS1003 player can decode most audio format decoding,support multiple audio,in order to better output; the rocker control playback of an audio sequence,the potential level to control the volume,through the LCD audio player;computer to read, by card player storage USB interface write,delete operation,to control how much convenient audio file.In order to achieve the design of a real MP3 player.

MP3 Players;CortexM3;STM32V100;VS1003