音乐播放器课程设计报告1.docx

1、音乐播放器课程设计报告1音乐播放器课程设计报告课程设计报告课程设计名称：音乐播放器院系：信息工程学院学生姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时间：2016-2017 学年2 学期 音乐播放器 一、实践的内容和要求1.1实验内容学习WAV格式音频播放原理、数字音频接口及的相关知识。了解模拟音频信号和数字音频信号的概念。掌握编写音频播主要内容放器的方法。实现音频播放，小键盘输入操作。1.2实验要求本系统要做一个音乐播放器，使用通用定时器定时，用比较输出功能，输出乐谱频率的方波产生声音，对 3 首歌曲编码，其支持 WAV 格式音频播放（上键：暂停；左键：上一首；右键：下一首）。利用硬件ARM 嵌入

2、式开发平台、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 机 Pentium100开发实现实现音频播放。主要实现：上一首按键：当点击上一首按键时，当前播放歌曲的上一首歌首被播放。下一首按键：当点击下一首按键时，当前播放歌曲的下一首歌曲即被播放。当点击停止键时，当前歌曲即会被停止。播放界面设计：在歌曲进行播放时，界面应包含所有的按键，并且要歌曲的曲目单。二、实践原理WAV播放器系统要求能够对mp3、wav格式的音频文件进行解码，处理起来速度是有要求的，尤其是对320Kbps的MP3格式数据流的处理，必须非常快，才能实现MP3的流畅播放，可供选择的八位机有AVR、PIC，可供选择的32位处理

3、器有SAMSUNG、STM32、ATMEL等。选择MCU优先考虑于拥有丰富的RAM，八位机RAM主要靠扩展，内部RAM一般在4Kbyte以内，32位机里面，SAMSUNG一般不内带RAM，也要外扩。本实验使用了ARM7处理器，MP3解码可以有两种方法，一是通过ARM处理器软解码，通过对MP3数据格式的解析实现MP3播放，二是通过外部解码芯片直接解码。第一种方法在解码高码率的MP3时，ARM7处理能力吃紧，而且STM32还需要外部DAC来做音频输出，所以采用第二种方法进行解码。MP3常见的解码芯片有VS100X系列和STA01系列，STA01需要外接DAC做音频输出，而VS1003自带DAC，且

4、解码的文件格式包含mp3和wav,另外它还可以实现录音功能，方便以后进行功能的拓展应用。 三、实践步骤 3.1功能设计开机后，先初始化各外设，然后检测字库文件夹是否存在，如果有问题，则提示Error，如果检测无问题，则开始循环播放 SD卡内MUSIC 文件夹里面的歌曲，在 TFTLCD 上显示歌曲名字、播放时间、歌曲总时间、歌曲数目、当前歌曲的编号等信息。KEY0选择下一首，KEY2 选择上一首，KEY_UP 控制暂停/继续播放。3.2实验步骤1）初始化 WM8978，这个过程包括软复位、DAC 设置、输出设置和音量设置等。2）初始化 I2S，此过程主要设置 SPI_I2SCFGR 寄存器，设

5、置 I2S 模式、I2S 标准、时钟空闲电平和数据帧长等，最后开启 I2S TX DMA，使能 I2S 外设。在库函数中初始化 I2S 调用的函数为：void I2S_Init(SPI_TypeDef* SPIx, I2S_InitTypeDef* I2S_InitStruct); 结构体 I2S_InitTypeDef 的定义为：typedef struct uint16_t I2S_Mode;uint16_t I2S_Standard;uint16_t I2S_DataFormat;uint16_t I2S_MCLKOutput;uint32_t I2S_AudioFreq;uint16_

6、t I2S_CPOL; I2S_InitTypeDef;第一个参数用来设置 I2S 的模式，也就是设置 SPI_I2SCFGR 寄存器的 I2SCFG 相关位。可以配置为主模式发送 I2S_Mode_MasterTx，主模式接受 I2S_Mode_MasterRx，从模式发送 I2S_Mode_SlaveTx 以及从模式接受 I2S_Mode_SlaveRx 四种模式。第二个参数I2S_Standard 用来设置 I2S 标准，这个前面已经讲解过。可以设置为：飞利浦标准I2S_Standard_Phillips,MSB 对齐标准 I2S_Standard_MSB，LSB 对齐标准I2S_Sta

7、ndard_LSB 以及 PCM 标准 I2S_Standard_PCMShort。第三个参数 I2S_DataFormat 用来设置 I2S 的数据通信格式。这里实际包含设置 SPI_I2SCFGR 寄存器的 HCLEN 位（通道长度）以及 DATLEN 位（传输的数据长度）。当我们设置为 16 位标准格式I2S_DataFormat_16b 的时候，实际上传输的数据长度为 16 位，通道长度为 16 位。当我们设置为其他值的时候，通道长度都为 32 位。第四个参数 I2S_MCLKOutput用来设置是否使能主时钟输出。我们实验会使能主时钟输出。第五个参数 I2S_AudioFreq 用来

8、设置 I2S 频率。实际根据输入的频率值，会来计算 SPI 预分频寄存器 SPI_I2SPR 的预分频奇数因子以及 I2S 线性预分频器的值。这里支持 10 中频率： #define I2S_AudioFreq_192k (uint32_t)192000)#define I2S_AudioFreq_96k (uint32_t)96000)#define I2S_AudioFreq_48k (uint32_t)48000)#define I2S_AudioFreq_44k (uint32_t)44100)#define I2S_AudioFreq_32k (uint32_t)32000)#def

9、ine I2S_AudioFreq_22k (uint32_t)22050)#define I2S_AudioFreq_16k (uint32_t)16000)#define I2S_AudioFreq_11k (uint32_t)11025)#define I2S_AudioFreq_8k (uint32_t)8000)#define I2S_AudioFreq_Default (uint32_t)2)第六个参数 I2S_CPOL 用来设置空闲状态时钟电平，取值为高电平 I2S_CPOL_High 以及低电平 I2S_CPOL_Low。3）解析 WAV 文件，获取音频信号采样率和位数并设置

10、I2S 时钟分频器这里，要先解析 WAV 文件，取得音频信号的采样率（fs）和位数（16 位或 32 位），根据这两个参数，来设置 I2S 的时钟分频，这里我们用前面介绍的查表法来设置即可。这是我们单独写了一个设置频率的函数为 I2S2_SampleRate_Set。4）设置 DMA I2S 播放音频的时候，一般都是通过 DMA 来传输数据的，所以必须配置DMA，本章我们用 I2S2，其 TX是使用的 DMA1 数据流 4 的通道 0 来传输的。并且STM32F4 的 DMA 具有双缓冲机制，这样可以提高效率，大大方便了我们的数据传输，本章将 DMA1 数据流 4 设置为：双缓冲循环模式，外设

11、和存储器都是 16 位宽，并开启 DMA 传输完成中断（方便填充数据）。5）编写 DMA 传输完成中断服务函数为了方便填充音频数据，我们使用 DMA 传输完成中断，每当一个缓冲数据发送完后，硬件自动切换为下一个缓冲，同时进入中断服务函数，填充数据到发送完的这个缓冲。6）开启 DMA 传输，填充数据最后，我们就只需要开启 DMA 传输，然后及时填充 WAV 数据到 DMA 的两个缓存区即可。此时，就可以在 WM8978 的耳机和喇叭通道听到所播放音乐了。操作方法为： DMA_Cmd(DMA1_Stream4,ENABLE);/开启 DMA TX 传输,开始播放。 3.3流程图 3.4关键代码I2

12、s.c代码：#include i2s.h#include usart.hvoid I2S2_Init(u16 I2S_Standard,u16 I2S_Mode,u16 I2S_Clock_Polarity,u16 I2S_DataFormat)I2S_InitTypeDef I2S_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);/使能SPI2时钟RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_SPI2,ENABLE); /复位SPI2RCC_APB1PeriphResetCmd(

13、RCC_APB1Periph_SPI2,DISABLE);/结束复位I2S_InitStructure.I2S_Mode=I2S_Mode;/IIS模式I2S_InitStructure.I2S_Standard=I2S_Standard;/IIS标准I2S_InitStructure.I2S_DataFormat=I2S_DataFormat;/IIS数据长度 I2S_InitStructure.I2S_MCLKOutput=I2S_MCLKOutput_Disable;/主时钟输出禁止 I2S_InitStructure.I2S_AudioFreq=I2S_AudioFreq_Defaul

14、t;/IIS频率设置I2S_InitStructure.I2S_CPOL=I2S_Clock_Polarity;/空闲状态时钟电平I2S_Init(SPI2,&I2S_InitStructure);/初始化IISSPI_I2S_DMACmd(SPI2,SPI_I2S_DMAReq_Tx,ENABLE);/SPI2 TX DMA请求使能.I2S_Cmd(SPI2,ENABLE);/SPI2 I2S EN使能./采样率计算公式:Fs=I2SxCLK/256*(2*I2SDIV+ODD)/I2SxCLK=(HSE/pllm)*PLLI2SN/PLLI2SR/一般HSE=8Mhz/pllm:在Sys_

15、Clock_Set设置的时候确定，一般是8/PLLI2SN:一般是192432/PLLI2SR:27/I2SDIV:2255/ODD:0/1/I2S分频系数表pllm=8,HSE=8Mhz,即vco输入频率为1Mhz/表格式:采样率/10,PLLI2SN,PLLI2SR,I2SDIV,ODDconst u16 I2S_PSC_TBL5=800 ,256,5,12,1, /8Khz采样率1102,429,4,19,0, /11.025Khz采样率1600,213,2,13,0, /16Khz采样率2205,429,4, 9,1, /22.05Khz采样率 3200,213,2, 6,1, /32

16、Khz采样率 4410,271,2, 6,0, /44.1Khz采样率4800,258,3, 3,1, /48Khz采样率8820,316,2, 3,1, /88.2Khz采样率9600,344,2, 3,1, /96Khz采样率17640,361,2,2,0, /176.4Khz采样率19200,393,2,2,0, /192Khz采样率;/设置IIS的采样率(MCKEN)/samplerate:采样率,单位:Hz/返回值:0,设置成功;1,无法设置.u8 I2S2_SampleRate_Set(u32 samplerate)u8 i=0;u32 tempreg=0;samplerate/=

17、10;/缩小10倍for(i=0;iif(samplerate=I2S_PSC_TBLi0)break;RCC_PLLI2SCmd(DISABLE);/先关闭PLLI2Sif(i=(sizeof(I2S_PSC_TBL)/10)return 1;/搜遍了也找不到RCC_PLLI2SConfig(u32)I2S_PSC_TBLi1,(u32)I2S_PSC_TBLi2);/设置I2SxCLK的频率(x=2) 设置PLLI2SN PLLI2SR RCC-CR|=1while(RCC-CR&1tempreg=I2S_PSC_TBLi3tempreg|=I2S_PSC_TBLi4tempreg|=1S

18、PI2-I2SPR=tempreg; /设置I2SPR寄存器 return 0;/I2S2 TX DMA配置/设置为双缓冲模式,并开启DMA传输完成中断/buf0:M0AR地址./buf1:M1AR地址./num:每次传输数据量void I2S2_TX_DMA_Init(u8* buf0,u8 *buf1,u16 num)NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);/DMA1时钟使能DMA_DeIn

19、it(DMA1_Stream4);while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream4) != DISABLE)/等待DMA1_Stream1可配置/* 配置 DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0; /通道0 SPI2_TX通道DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&SPI2-DR;/外设地址为:(u32)&SPI2-DR DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)buf0;/DMA 存储器

20、0地址 DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;/存储器到外设模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = num;/数据传输量DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;/外设非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;/存储器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =DMA_Periph

21、eralDataSize_HalfWord;/外设数据长度:16位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;/存储器数据长度：16位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;/ 使用循环模式DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;/高优先级DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; /不使用FIFO模式DMA_InitStru

22、cture.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_1QuarterFull;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;/外设突发单次传输DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;/存储器突发单次传输DMA_Init(DMA1_Stream4, &DMA_InitStructure);/初始化DMA StreamDMA_DoubleBufferModeConfig(DMA1_Stream4,(

23、u32)buf1,DMA_Memory_0);/双缓冲模式配置DMA_DoubleBufferModeCmd(DMA1_Stream4,ENABLE);/双缓冲模式开启DMA_ITConfig(DMA1_Stream4,DMA_IT_TC,ENABLE);/开启传输完成中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream4_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;/抢占优先级0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPrio

24、rity = 0x00;/子优先级0 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;/使能外部中断通道 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/配置/I2S DMA回调函数指针void (*i2s_tx_callback)(void); /TX回调函数/DMA1_Stream4中断服务函数void DMA1_Stream4_IRQHandler(void)if(DMA_GetITStatus(DMA1_Stream4,DMA_IT_TCIF4)=SET)/DMA1_Stream4,传输完成标志DMA_ClearITPend

25、ingBit(DMA1_Stream4,DMA_IT_TCIF4);i2s_tx_callback(); /执行回调函数,读取数据等操作在这里面处理/I2S开始播放void I2S_Play_Start(void)DMA_Cmd(DMA1_Stream4,ENABLE);/开启DMA TX传输,开始播放/关闭I2S播放void I2S_Play_Stop(void)DMA_Cmd(DMA1_Stream4,DISABLE);/关闭DMA,结束播放 wm8978代码：#include wm8978.h#include myiic.h#include delay.hstatic u16 WM897

26、8_REGVAL_TBL58=0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0050,0X0000,0X0140,0X0000, 0X0000,0X0000,0X0000,0X00FF,0X00FF,0X0000,0X0100,0X00FF, 0X00FF,0X0000,0X012C,0X002C,0X002C,0X002C,0X002C,0X0000, 0X0032,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0000, 0X0038,0X000B,0X0032,0X0000,0X0008,0X000C,0X0093,0X00E9, 0X0000,0X0000,0X0000,0X0000,0X0003,0X0010,0X0010,0X0100, 0X0100,0X0002,0X0001,0X0001,0X0039,0X0039,0X0039,0X0039, 0X0001,0X0001;/WM8978初始化/返回值:0,初始化正常/ 其他,错误代码u8 WM8978_Init(void)u8 res;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; -全文完-