MP3播放器实验报告Word文件下载.docx

1、1.系统方案 31.1系统结构 31.2组成模块 31.2.1 STM32F103VET6 31.2.2 ATK-VS1053 MP3 MODULE 31.2.3 SD卡 51.2.4 TFT屏 52.电路设计 62.1工作原理 62.2电路连接 83.程序设计 93.1程序的组成 94.测试结果 95.结论 96.附录 91.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-VS1053 MP3 MODULE，显示的TFT屏，以及SD卡组成。1.2组成模块1.2.1 STM32F103VET6STM32F103VET6 - 32位微控制

2、器架构: ARM Cortex-M3程序内存大小: 512KB存储器容量RAM: 64KBCPU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: 3.6VPWM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:模数转换器ADC输入数: 31.2.2 ATK-VS1053 MP3 MODULEVS1053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/WM

3、A/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）/IMA ADPCM编码。支持音量调节、高低音控制和EarSpeaker空间效果。

4、自带高性能立体声ADC和DAC，音质比VS 1003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

5、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。ALIENTEK ATK-VS1053 MP3 模块板载资源如下：高性能编解码芯片：VS1053B 1 个 LINE IN/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 3.5mm LINE IN 接口，支持双声道

6、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

7、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；1.2.3 SD卡SD卡（Secure Digital Memory Card）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（Secure Digital Memory Card）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（Secure Digital Associ

8、ation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。1.2.4 TFT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

9、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、NAND FLASH、NOR FLASH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

10、（如A0A25）、数据线（如D0D15）、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、D0D15、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、D0D15、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

11、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

12、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5相比即可得触摸点的轴坐标，同理得出轴的坐标，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

13、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，VS10

14、53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

15、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

16、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