MP3播放器实验报告.docx

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MP3播放器实验报告

基于stm32的

MP3播放器课程设计报告

指导教师：

组员：

前言

MP3播放器其实就是一个功能特定的小型电脑。

在MP3播放器小小的机身里，拥有MP3播放器存储器（存储卡）、MP3播放器显示器（LCD显示屏）、MP3播放器中央处理器MCU（微控制器）和MP3播放器解码DSP（数字信号处理器）等。

Saehan公司于1998年推出了世界上第一台的MP3播放器——MPManF10，自从第一台MP3播放器推出以来，MP3播放器市场以极快的速度发展，随着生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高。

多功能MP3播放器也受到越来越多人的喜欢，很多年轻人的第一台电子产品就是MP3播放器。

现在，人手一台智能机，但MP3并未消失，电子技术快速的发展和消费者的爱好需求，使得MP3的功能也越来越多，体积越来越小，人们不必在健身的时候还带着手机，只要一个轻便的MP3就能让他们听着音乐运动，满足了用户需求。

系统采用ARMCortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，结合VS1053B音频解码芯片，SD卡存储器，TFT液晶显示屏以及独立按键，，设计并实现了集音乐播放﹑切换、音量控制、SD读卡器等为一体的多功能MP3播放器。

关键词：

STM32F103VET6；VS1053B；SD卡；TFT液晶屏；MP3播放器

目录

1.系统方案3

1.1系统结构3

1.2组成模块3

1.2.1STM32F103VET63

1.2.2ATK-VS1053MP3MODULE3

1.2.3SD卡5

1.2.4TFT屏5

2.电路设计6

2.1工作原理6

2.2电路连接8

3.程序设计9

3.1程序的组成9

4.测试结果9

5.结论9

6.附录9

1.系统方案

1.1系统结构

本MP3播放器系统主要由STM32F103VET6开发板和高性能音频解码模块ATK-VS1053MP3MODULE，显示的TFT屏，以及SD卡组成。

1.2组成模块

1.2.1STM32F103VET6

STM32F103VET6-32位微控制器

架构:

ARMCortex-M3

程序内存大小:

512KB

存储器容量RAM:

64KB

CPU速度:

72MHz

输入/输出数:

80

数字芯片封装形式:

LQFP

针脚数:

100

嵌入式接口类型:

CAN,I2C,SPI,USART,USB

电源电压最小值:

2V

电源电压最大值:

3.6V

PWM通道数:

16

周边器件:

ADC,DAC,DMA,PWM,定时器

振荡器类型:

外部、内部

时钟频率:

72MHz

模数转换器ADC输入数:

3

1.2.2ATK-VS1053MP3MODULE

VS1053是继VS1003后荷兰VLSI公司推出的又一款高性能编解码芯片。

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（支持咪头或线路输入）、一个高性能立体声DAC及音频耳机放大器。

●支持OGG/MP3/WMA/WAV/FLAC（需加载patch）/MIDI/AAC等格式解码。

●支持OGG（需加载patch）/IMAADPCM编码。

●支持音量调节、高低音控制和EarSpeaker空间效果。

●自带高性能立体声ADC和DAC，音质比VS1003好很多。

●自带耳机驱动器，可驱动30欧负载的耳机。

●自带8个GPIO，可用于控制外设/作为I2S接口（外接DAC）。

●通过SPI接口控制/传输数据，接口简单。

●可通过加载patch，实现新功能添加。

●低功耗。

VS1053通过SPI接口来接受输入的音频数据流，它可以是一个系统的从机，也可以作为独立的主机。

本课程设计中，我们把它当成从机使用。

我们通过SPI口向VS1053不停的输入音频数据，它就会自动帮我们解码了，然后从输出通道输出音乐，这时我们接上耳机就能听到所播放的歌曲了。

VS1053通过7根线同MCU连接，如下：

VS_RST：

VS1053的复位信号线，低电平有效。

VS_DREQ：

数据请求信号（高电平有效），用来通知主机，VS1053是否

可以接收数据。

VS_XCS：

命令片选（低电平有效）。

VS_XDCS：

数据片选（低电平有效）。

VS_MISO、VS_MOSI和VS_SCK：

SPI信号线。

ALIENTEKATK-VS1053MP3模块板载资源如下：

◆高性能编解码芯片：

VS1053B

◆1个LINEIN/MIC选择接口

◆1个咪头

◆1个电源指示灯（蓝色）

◆1个1.8V稳压芯片

◆1个3.3V稳压芯片

◆1路IIS输出接口

◆1路电源及SPI控制接口

◆1路3.5mmLINEIN接口，支持双声道输入录音

◆1路3.5mm音频输出接口，可直接插耳机

ATK-VS1053模块采用高准设计，特点包括：

◆板载VS1053B高性能编解码芯片，支持众多音频格式解码，支持OGG/WAV编码。

◆板载稳压电路，仅需外部提供一路3.3V或5V供电即可正常工作；

◆板载3.5mm耳机插口，可直接插入耳机欣赏高品质音乐；

◆板载咪头（MIC），无需外部麦克风，即可实现录音；

◆板载IIS输出，可以接外部DAC，获得更高音质；

◆板载电源指示灯，上电状态一目了然；

◆采用国际A级PCB料，沉金工艺加工，稳定可靠；

◆采用全新元器件加工，纯铜镀金排针，坚固耐用；

◆人性化设计，各个接口都有丝印标注，使用起来一目了然；接口位置设计安排合理，

方便顺手。

◆PCB尺寸为34mm*52.6mm，并带有安装孔位，小巧精致；

1.2.3SD卡

SD卡（SecureDigitalMemoryCard）安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理（外语缩写PDA）和多媒体播放器等。

SD卡（SecureDigitalMemoryCard）是一种基于半导体闪存工艺的存储卡，1999年由日本松下主导概念，参与者东芝和美国SanDisk公司进行实质研发而完成。

2000年这几家公司发起成立了SD协会（SecureDigitalAssociation简称SDA），阵容强大，吸引了大量厂商参加。

其中包括IBM，Microsoft，Motorola，NEC、Samsung等。

在这些领导厂商的推动下，SD卡已成为目前消费数码设备中应用最广泛的一种存储卡。

SD卡是具有大容量、高性能、安全等多种特点的多功能存储卡，它比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能（SDMI规格），读写速度比MMC卡要快4倍，达2M/秒。

SD卡允许在两种模式下工作，即SD模式和SPI模式，本系统采用SPI模式。

1.2.4TFT屏

TFTLCD即薄膜晶体管液晶显示器。

它与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。

TFTLCD具有：

亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳等特点。

是目前最主流的LCD显示器。

广泛应用于电视、手机、电脑、平板等各种电子产品。

TFT屏与stm32连线图：

本课程设计所使用的单片机通过FSMC驱动TFT屏

FSMC，即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储器卡连接，STM32的FSMC接口支持包括SRAM、NANDFLASH、NORFLASH和PSRAM等存储器。

FSMC的框图如下图所示：

FSMC驱动外部SRAM时，外部SRAM的控制一般有：

地址线（如A0~A25）、数据线（如D0~D15）、写信号（WE，即WR）、读信号（OE，即RD）、片选信号（CS），如果SRAM支持字节控制，那么还有UB/LB信号。

而TFTLCD的信号包括：

RS、D0~D15、WR、RD、CS、RST和BL等，其中真正在操作LCD的时候需要用到的就只有：

RS、D0~D15、WR、RD和CS。

其操作时序和SRAM的控制完全类似，唯一不同就是TFTLCD有RS信号，但是没有地址信号。

TFTLCD通过RS信号来决定传送的数据是数据还是命令，本质上可以理解为一个地址信号，比如我们把RS接在A0上面，那么当FSMC控制器写地址0的时候，会使得A0变为0，对TFTLCD来说，就是写命令。

而FSMC写地址1的时候，A0将会变为1，对TFTLCD来说，就是写数据了。

这样，就把数据和命令区分开了，他们其实就是对应SRAM操作的两个连续地址。

当然RS也可以接在其他地址线上。

因此，可以把TFTLCD当成一个SRAM来用，只不过这个SRAM有2个地址，这就是FSMC可以驱动LCD的原理。

本课设中，TFT屏不仅仅只是起到显示作用，更是起到了触摸屏调音量和切歌的功能。

电阻触摸屏的工作原理：

电阻屏的主要部分是一块与显示器表面配合非常好的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层秀明的导电层，上面再盖有一层外表硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小（小于千分之一英寸）的透明隔离点把它们隔开绝缘。

当手指触摸屏幕时，平常绝缘的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器侦测到这个接通

后，其一面导电接通y轴方向的5V均匀电压场，另一导电层将接触点的电压引至控制卡进行A/D转换，得到电压值后与5Ⅴ相比即可得触摸点的у轴坐标，同理得出Χ轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。

2.电路设计

2.1工作原理

STM32F103VET6是播放器的“大脑”，用来接受播放控制，并将当前播放的歌曲信息显示在液晶显示屏上，然后向数据信号处理芯片发出指令，使其准确地处理音频信号。

数码信号处理器先用解压算法将MP3文件解压，接着用数模转换器将数码信息转换成波形信息，然后由放大器将信号放大并送到音频端口，最后我们就可以通过接在音频端口的耳机听到音乐了。

模块通过SPI接口来接受输入的音频数据流，它可以是一个系统的从机，也可以作为独立的主机。

这里我们只把它当成从机使用。

我们通过SPI口向VS1053不停的输入音频数据，它就会自动帮助解码了，然后从输出通道输出音乐，这时我们接上耳机就能听到所播放的歌曲了。

模块（VS1053）通过7根信号线同主控芯片连接，分别是：

XCS、XDCS、SCK、SI、SO、DREQ、和RST。

其中RST是VS1053的复位信号线，低电平有效。

DREQ是一个数据请求信号，用来通知主机，VS1053可以接收数据与否。

SCK、SI（MOSI）和SO（MISO）则是VS1053的SPI接口，他们在XCS和XDCS的控制下面来执行不同的数据通信。

另外，模块需要外部提供5V/3.3V供电，推荐采用5V供电，这样，总共需要9根线来连接。

用模块播放音频文件非常的简单，一般的音频文件（MP3/WMA/OGG/WAV/MIDI/AAC等），只需要简单的3步操作即可实现音频播放。

1）复位VS1053

这里包括了硬复位和软复位，是为了让VS1053的状态回到原始状态，准备解码下一首

歌曲。

这里建议大家在每首歌曲播放之前都执行一次硬件复位和软件复位，以便更好的播放音乐。

2）配置VS1053的相关寄存器

这里我们配置的寄存器包括VS1053的模式寄存器（MODE）、时钟寄存器（CLOCKF）、

音调寄存器（BASS）、音量寄存器（VOL）等。

3）发送音频数据

当经过以上两步配置以后，我们剩下来要做的事情，就是往VS1053里面扔音频数据了，

只要是VS1053支持的音频格式，直接往里面丢就可以了，VS1053会自动识别，并进行播

放。

不过发送数据要在DREQ信号的控制下有序的进行，不能乱发。

这个规则很简单：

只

要DREQ变高，就向VS1053发送32个字节。

然后继续等待DREQ变高，直到音频数据

发送完。

经过以上三步，我们就可以利用模块来播放音乐了。

2.2电路连接

VS1053与stm32单片机连接管脚：

3.程序设计

3.1程序的组成

该MP3程序包括以下几个部分：

（1）主程序

（2）TFT屏显示程序

（3）SD卡程序

（4）TFT屏触摸程序

4.测试结果

我们可以在开发板上播放歌曲，可以使用TFT触摸屏进行歌曲的切换，音量控制，并且能在板子上的TFT屏上显示歌曲信息，初步达到了设计目的，并用录像纪录。

5.结论

本次课程设计使我们对于stm32的了解更加深入，使用更加熟练，也锻炼了我们的实际动手操作能力和团队协作能力，当然在课程设计中，我们也发现了自身的不足，也遇到了一些困难，但是最后我们还是有效的解决了，也算是交上了一份比较满意的答卷，在今后还要更加努力的充实自己。

6.附录