基于S T M32芯片的音頻播放器設計

吳社民

（安陽市高級技工學校，河南 安陽 455000）

0 引言

本方案采用ST公司的STM32F103VBT6芯片完成MP3/WMA音頻文件的解碼播放功能。其中STM32F103VBT6為主控芯片，采用VS1003芯片進行硬件解碼，MP3/WMA格式音頻文件存儲在SD卡中。

由于采用新的數據壓縮標準，MP3文件具有良好的音效和始于傳輸的體積大小。

本方案完成的功能包括：

（1）SD 卡文件的讀寫

（2）FAT32 文件系統的讀寫

（3）支持“上一曲/下一曲”、“順序播放”功能

（4）支持歌詞同步

1 硬件設計

1.1 器件介紹

1.1.1 Cortex-M3內核

Cortex-M3是ARM公司推出的新一代32位嵌入式微處理器內核。它采用ARM-V7-M架構，具有高性能、低功耗、少門數的特點；因此，非常適合嵌入式系統領域的設計和應用。

Cortex-M3具有一個與內核系統緊密耦合的嵌套向量終端控制器NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。該NVIC可配置8級搶占式、256級優先級的1—240個外部中斷，同時支持咬尾中斷、遲到中斷技術，大大縮短了中斷響應時間。

1.1.2 STM32芯片

STM32xxx系列芯片是ST公司基于ARM Cortex-M3設計的一個32位微處理器系列。該系列處理器在繼承ARM Cortex-M3內核優點的基礎上，擴展了其外部接口、增強其定時器功能、增加了A/D、D/A模塊。

1.1.3 VS1003音頻解碼芯片

VS1003是VSL公司生產的一款單片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片。VS1003內部包含一個DSP處理器，為用戶提供5KB的指令RAM和0.5KB的數據RAM，提供一個SPI接口和一個UART接口，同時支持一個高質量采樣頻率可變的ADC和立體聲DAC模塊。

1.1.4 TDA1308T數模轉換芯片

當前，自然資源確權登記就是將相對完整的生態功能區域作為一個自然資源登記單元，自然資源統一確權登記將各類自然資源的質量、數量和保護要求全面摸清，并通過登記的法律手段予以公示明確，落實到每一個產權人或者使用權人，有助于充分掌握自然資源家底，并根據自然資源容量和承載力進行分類開發和保護，做到自然資源分類施策。

TDA1308是AB類的數字音頻(CD)專用耳機功放IC，具有低電壓、低失真、高速率、強輸出的優異特性。芯片內采用MOS管輸出，可直接推動低阻抗耳機。因為封裝和功能引腳位與一般的雙運放相同，在特定條件下，也能當雙運放使用。在低供電電壓條件下，性能比一般的運放要好。因其封裝體積小，低電壓低功耗等特點，主要應用在便攜式數字音頻電路中，如discman，光驅的耳放電路等。

1.2 電路框圖

按模塊劃分，本方案主要包括如下幾個模塊：SD卡模塊、STM32主控模塊、VS1003音頻轉換模塊、TDA1308T數模轉換模塊、液晶模塊、人機交互模塊。

硬件電路框圖如圖1所示。

下面主要介紹SD卡模塊、VS1003模塊與STM32模塊的鏈接。

1.2.1 SD卡與STM32

本方案中SD卡用來存儲MP3/WMA格式的音頻文件。STM32處理器通過SPI1接口讀取SD卡中的音頻文件。STM32芯片處于Master模式，SD卡處于Slave模式。

在本方案中SD卡與STM32芯片之間的數據通信采用SPI協議。PA4：低電平有效，連接至SD卡的CS/DATA3引腳。在初始化過程中，SD卡根據該引腳電平的高低判斷進入SPI模式還是SDHC模式。在STM32與SD卡的數據通信過程中，該引腳需保持為低電平。

圖1 硬件電路框圖

PA5：連接至SD卡的CLK引腳，用于提供STM32與SD卡數據通信過程中時鐘信號。

PA7：連接至SD卡的CMD引腳。對SD卡而言，該引腳為數據輸入引腳，對STM32而言，該引腳為數據輸出引腳。

1.2.2 VS1003與STM32

本方案中VS1003用來進行MP3/WMA格式音頻文件的硬件解碼。STM32處理器通過SPI2接口將數據送入VS1003進行解碼。STM32芯片處于Master模式，VS1003芯片處于Slave模式。

硬件電路框圖如圖2所示。

圖2 硬件電路框圖

PB14：連接至VS1003的SO引腳。對STM32而言，該引腳為數據輸入引腳；對VS1003而言，該引腳為數據輸出引腳。

PB15：連接至VS1003的SI引腳。對STM32而言，該引腳為數據輸出應交；對VS1003而言，該引腳為數據輸入引腳。

PB13：連接至VS1003的CLK引腳，用于提供VS1003與STM32之間數據通信時所需的始終信號。

PB12：連接至VS1003的CS引腳，低電平有效。在STM32與VS1003通信過程中，該引腳需保持低電平。

2 軟件設計

2.1 程序設計思想

本方案程序設計的總體思路為：STM32芯片通過SPI1接口從SD卡中讀取以FAT32文件系統個格式存儲的MP3/WMA音頻文件，然后將數據文件通過SPI2接口送至VS1003進行解碼，解碼結果通過TDA1308T芯片的轉換送往耳機播放。

2.2 應用程序設計

應用程序流程圖，如圖3所示。

3 結束語

圖3 應用程序流程圖

本方案提出一種基于STM32F103VBT6的MP3/WMA音頻文件播放設計模型。硬件上，簡要介紹了各個模塊的電路連接和工作流程；軟件上，介紹了程序組織模型和應用程序設計流程。整個系統設計簡明、簡單、可靠性強，具有很高的性價比。

［1］STM32F103X Datasheet Rev1[OL].pdf www.st.com.

［2］STM32F10X Reference Manual V8[OL].pdf www.st.com.

［3］The Definitive Guide to The ARM Cortex-M3.pdf[OL].

［4］李寧.ARM開發工具KeilMDK使用入門[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.

［5］李寧.基于MDK的STM32處理器開發應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.