基于STM32的FM电台概要.docx

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基于STM32的FM电台概要

昆明理工大学津桥学院

ARM实作课程报告

实作设计题目:

数字FM电台设计开发

专业:

电子信息科学与技术

年级:

2011级

姓名:

学号:

指导教师:

王剑平

日期:

2013.11.20

津桥学院ARM实际应用系统开发选题报告

指导教师

王剑平

职称

副教授

学生年级

11级

学生专业

电信

开发题目

数字FM电台设计开发

选题的依据、目的、要求、工作量大小：

数字FM电台在日常生活中有广泛应用，本题目旨在帮助学生掌握数字电台的开发和应用。

选题的主要内容和意义：

设计数字FM电台，任务：

（1）了解数字FM电台的基本工作原理。

进行芯片选型、电路设计。

（2）实现电台发射频率可调。

要求：

（1）实现68MHz~107MHz范围可调。

（2）实现音频信号发射。

（3）实时显示发射频率。

课程所需材料清单及材料费预算：

（1）STM32开发板700元

（2）数字FM电台模块50元；

（3）液晶显示模块100元

（4）其它辅料200元

共计1050元

拟采用方法及预期成果：

采用STM32主控芯片实现功能，液晶显示结果。

采用无线耳机接受FM信号并进行测试。

教师意见：

同意选题

摘要

数字FM电台在日常生活中有广泛应用，战舰STM32开发板上载了一颗FM收发芯片：

RDA5820。

该芯片不但可以用来做用来做FM接收，实现音机功能；还可以用来做FM发射，实现电台的功能。

在接下来的实作中本文将就如何利用RDA5820的发射功能在一定的频率上实现发射SD卡中的音乐和通过麦克风传音作出详细的阐述。

【关键词】：

FMRDA5820发射电台

Abstract

DigitalFMradioiswidelyappliedindailylife,thebattleshipSTM32developmentboardtouploadaFMtransceiverchip:

RDA5820thechipnotonlycanbeusedtodotodoFMreceiver,achievesoundmachinefunction;FMemissioncanalsobeusedtodo,torealizethefunctionoftheradiointhenextimplementationinthisarticlewilldiscusshowtousethelaunchRDA5820functionimplementedincertainfrequencylaunchthemusicinSDcardandpassthroughamicrophonesoundtomakeadetail

【Keyword】:

FMRDA5820Launchradio

目录

津桥学院ARM实际应用系统开发选题报告I

摘要II

AbstractII

第1章绪论1

1.1课题背景1

1.2主要芯片介绍1

1.2.1RDA5820介绍1

1.2.2VS1053简介3

1.2.374HC4052简介5

1.2.4SD卡简介6

1.2.5TFTLCD简介9

第2章硬件设计及模块功能实现10

2.1FM电台设计框图10

2.2硬件设计10

2.2.1RDA5820与STM32的连接电路10

2.2.2VS1053解码芯片电路原理11

2.2.3SD卡接口和STM32的连接12

2.2.4TFTLCD显示模块14

2.3模块功能实现15

2.3.1SD卡模块指令15

2.3.2TFTLCD模块控制16

2.3.3VS1053的SPI数据传送和SCI寄存器18

第3章软件设计23

3.1FM电台软件设计流程图23

3.2软件设计结构框图24

3.3主函数介绍24

3.3.1系统初始化24

3.3.2FM信号发射设置25

3.3.3TFTLCD显示基本信息25

3.3.4音频源的选择25

3.4IIC驱动RDA5820FM收发芯片25

3.5SPI驱动VS1053音频解码器27

3.6SD卡读写驱动28

3.774HC4052音频选择28

3.8TFT-LCD显示驱动29

第4章下载调试31

4.1调试环境31

4.2下载验证31

结论34

主要工作 34

心得体会 34

参考文献35

第1章绪论

1.1课题背景

自20世纪90年代以来，无线通信在全球范围内取得了突飞猛进的发展。

无论是军用或民用通信，在各种频段上出现了许多新的系统和模式，满足了社会上各种各样的需求。

发射机作为无线通信设备的重要组成部分，其发展极大的促进了无线通信技术的发展。

无线电技术诞生以来，信息传输和信息处理始终是其主要任务。

为了有效地进行传输，必须将携带信息的低频电信号调制到几十MHz～几百MHz以上的高频振荡信号上，再经天线发送出去。

为减小各种因素引起的系统不稳定，增强系统的可靠性，系统必须包括自动增益控制、自动频率控制和自动相位控制在内的反馈控制电路。

本文所讨论的就是一个利用锁相环组成的直接调频信号发射器。

FM发射电台具有使接收机接收灵敏度高，抗干扰力强、音质清晰等特点，但往往在制作、调试过程中易出现电路易停振、抗干扰力差、失真等故障。

该FM发射机电路工作频率稳定，抗干扰力强，制作调试简单。

本设计是一个调频发射电台，调频就是频率调制，所谓频率调制就是原来等幅恒频的高频信号的频率，随着调制信号的幅度变化而变化，调频发射电台就是发送这些频率调制的无线电信号，经过解调变换成无限信号并发送信号的电子设备。

本设计就是利用STM32开发板，设计一个数字FM发射电台系统。

通过教师的悉心指导和自己的不断努力，最终完成了毕业设计的各项任务，成功设计一小功率调频发射电台，基本完成其各项功能。

随着消费类电子的兴起和繁荣以及数字电子技术的发展，收音机逐渐数字化，集成化，而且成本越来越低，这使得在各种设备中嵌入收音机的现象更加普遍。

广大从事消费类电子设计的厂商都不忘在诸如MP3、智慧手机、便携式Video播放器等产品中嵌入FM接收部分。

这样电台的建设就更加有意义了。

高频电子线路本是一门较为复杂的电路。

其中更有精髓的知识值的我们去学习。

同时随着计算机技术与高频电子技术的发展，模拟电子技术，得到广泛应用，在模拟电子电路中尤其得到广泛应用，成为现代电子电器必不可少的电子技术。

在高频电子线路中，LC振荡电路是无孔不入，无所不在。

应用于发射机中，加上简单的电路及连线，就可以组成各种形式的、任意信号，广泛应用。

小功率调频发射电台在使用中，控制方法科学、简单、明了，控制电路及连线简单、易行，工作稳定性好，从而得到广泛应用。

在此，我们就调频发射电台的应用作较完整和系统的研究，促进小功率调频发射电台的正确使用。

1.2主要芯片介绍

1.2.1RDA5820介绍

RDA5820是北京锐迪科推出的一款集成度非常高的立体声FM收发芯片。

该芯片具有以下特点：

FM发射和接收一体

支持65Mhz~115Mhz的全球FM接收频段，收发天线共用

支持IIC/SPI接口

支持32.768K晶振

数字音量及自动AGC控制

支持立体声/单声道切换,带软件静音功能

支持I2S接口（输入/输出）

内置LDO，使用电压范围宽（2.7~5.5V）

高功率32欧负载音频输出、可以直接驱动耳机

集成度高、功耗低、尺寸小（4mm*4mmQFN封装）、应用简单

RDA5820应用范围很宽，在很多手机、MP3、MP4甚至平板电脑上都有应用。

RDA5820的引脚图如图1.1所示：

RDA5820支持2种通信模式，SPI和IIC，在战舰STM32开发板上面，使用的是RDA5820的IIC模式。

通过将图1.1的MODE脚接GND，RDA5820即进入IIC模式，此时SCLK充当IIC的SCL，SDIO充当IIC的SDA。

RDA5820的IIC地址为0X11（不包含最低位），对应读为0X23，写为0X20。

模式设置

RDA5820的模式设置通过40H（寄存器地址0X40）寄存器的CHIP_FUNC[3:

0]位来设置，RDA5820可以工作在RX模式、TX模式、PA模式和DAC模式等，本章我们只介绍RX模式和TX模式。

图1.1RDA5820引脚图

通过设置CHIP_FUNC[3:

0]=0即可定义当前工作模式为FM接收模式。

在该模式下，我们即可实现FM收音机功能。

通过设置CHIP_FUNC[3:

0]=1即可定义当前工作模式为FM发送模式。

在该模式下，我们即可实现FM电台的功能。

频点设置

软件可以通过配置03H（寄存器地址0X30）寄存器来选择FM频道。

搜台（Seek）的步进长度（100KHz、200KHz或50KHz）由SPACE[1:

0]来选择，频道由CHAN[9:

0]来选择，频率范围（76MHz~91MHz、87MHz~108MHz或76MHz~108MHz或用户自定义65MHz~115MHz范围内频段）由BAND[1:

0]来选择。

自定义的频段由寄存器53H（chan_bottom）和54H（chan_top）来设置，单位为100KHz，即定义65MHz~76MHz，可设置BAND[1:

0]=3（用户自定义频段），并且设置chan_bottom=0x028A，chan_top=0x02f8。

频点计算方法如下（该公式也适用于FM频点的读取）：

FMfreq=SPACE*CHAN+FMBTM

其中FMfreq即我们需要的FM频率（Mhz），SPACE为我们设置的步进长度（Khz），CHAN是我们设置的频点值，FMBTM则是我们在BAND里面所选频段的最低频率，当BAND=0的实惠，FMBTM=87Mhz；BAND=1的时候，FMBTM=76Mhz；BAND=2的时候，FMBTM=CHAN_BOTTOM*0.1Mhz。

例如，我们要设置FM频率为93.0Mhz，假设BAND=0，SPACE=100Khz。

那么我们只需要设置CHAN=60即可。

频点设置部分，FM接收和FM发送是共用的，对两者都适用。

1.2.2VS1053简介

VS1053是继VS1003后荷兰VLSI公司出品的又一款高性能解码芯片。

该芯片可以实现对MP3/OGG/WMA/FLAC/WAV/AAC/MIDI等音频格式的解码，同时还可以支持ADPCM/OGG等格式的编码，性能相对以往的VS1003提升不少。

VS1053拥有一个高性能的DSP处理器核VS_DSP，16K的指令RAM，0.5K的数据RAM，通过SPI控制，具有8个可用的通用IO口和一个串口，芯片内部还带了一个可变采样率的立体声ADC（支持咪头/咪头+线路/2线路）、一个高性能立体声DAC及音频耳机放大器。

VS1053的特性如下：

支持众多音频格式解码，包括OGG/MP3/WMA/WAV/FLAC（需要加载patch）/MIDI/AAC等。

对话筒输入或线路输入的音频信号进行OGG（需要加载patch）/IMAADPCM编码

高低音控制

带有EarSpeaker空间效果（用耳机虚拟现场空间效果）

单时钟操作12..13MHz

内部PLL锁相环时钟倍频器

低功耗

内含高性能片上立体声DA