stm32mp3播放器毕业论文(编辑修改稿)

stm32mp3播放器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

os Parameter Block）的本分区参数记录表。 引导程序的主要任务是当 MBR 将系统控制权交给它时，判断本分区根目录是否有操作系统引导文件，如果有则将其读入内存，并把控制权交给该文件。 BPB 参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、毕业论文 5 根目录大小、 FAT 个数，分配单元大小等重要参数。 FAT 区 该区内容为文件分配表， FAT16 文件系统进行空 间分配的最基本单位是簇。 文件分配表反映了 SD 卡所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。 对于 FAT16 来说， FAT 表每项占用两个字节。 FAT 表的第一项通常为 FFF8H。 对于其它项，若其值为 0000H 表示可用； FFF7H 表示为坏簇； FFF8HFFFFH 之间表示该簇为某文件或目录的最后一个簇， FFF0HFFF6H 之间为保留值；其它值则指示下一个簇的簇号。 FDT 区 该区的内容为文件目录表， FAT 文件系统的一个重要思想是把目录（文件夹）当作一个特殊的文件来处理， FAT32 甚至将根 目录当作文件处理。 FAT 分区中所有目录文件，实际上可以看作是一个存放其它文件（文件夹）入口参数的数据表。 因此，目录占用空间的大小并不等同于其下所有数据的大小，但也不等于 0，通常是占很小的空间。 其具体的存储原理是：不管目录文件所占空间为多少簇，一簇为多少扇区、多少字节；系统都会以 32 个字节为单位，进行目录文件所占簇的分配。 DATA 区 该数据区存放文件的内容， SD 卡所占用的空间绝大部分为此部分。 如果文件长度大于一个簇的大小，需要多个簇存放该文件，这些放通过 FAT 链表串连起来。 音频编解码器 音频编码解码器芯片主要由围绕一些处理硬件的一个模数转换器 (ADC)和一个数模转换器 (DAC)组成，但它们只是众所周知的海底冰山露出来的一角。 最近一段时间，大部分工程师认为音频编解码器就是在 DSP 平台上运行的压缩和解压缩算法。 在整个音频频率范围里，“语音”编解码器适合数字电话应用，而“音频”编解码器则适合娱乐音频应用。 在这个意义上，音频编解码器是从 Dolby 公司的噪音抑制技术演变成 Dolby 和其它一些公司更综合性的压缩方法。 它们的出现还与国际标准组织 (ISO)的运动图像专家小组 (MPEG)有关，该工作小组 负责为数字音频和视频的编码表示制定相应的毕业论文 6 标准。 尽管语音编解码器技术的发展一定程度上处于静止状态，但音频编解码器技术一直在向前演进。 液晶显示器 定义： 通常，我们在数字式电子表与手提电脑上所看到的显示数字之玻璃薄片即称之为液晶显示器（ Liquid Crysplay，简称 LCD）。 优点： 平面型显示，体积小，重量轻，功耗低，驱动电压低，可用大规模集成电路直接驱动，可以在明亮的境下显示，不含有害射线等。 种类： ①按显示方式，可分为透射型、反射型的投影显示三大类。 ②按显示机理，可分为如下五种： TN（ Twist Nematic）扭曲向列型 HTN（ High Twist Nematic）高扭曲向列型 STN（ Super Twist Nematic）超扭曲向列型 FSTN（ Film Super Twist Nematic）薄膜超扭曲向弄列型 TFT（ Thinfilm Transistor）薄膜晶体管 电路焊接 在焊接模块外引线、接口电路时，应按如下规程进行操作： 1）烙铁头温度小于 280℃。 2）焊接时间小于 3~4s。 3）焊接材料：共晶型、低熔点。 4）不要使用酸性助焊剂，一般选择松香。 5）重 复焊接不要超过 3 次，且每次重复需间隔 3 分钟。 毕业论文 7 第三章 系统总体方案设计 设计目标 本文采用 STM32 系列微控制器，结合解码芯片 VSl00 SD 卡、 LCD 等外围设备设计并实现了 MP3 播放器。 其主要功能有：播放 VSl003 支持的所有音频文件，如 MP WMA、 WAV 文件，且音质非常好；通过摇杆控制播放上一首／下一首、音量增减等；通过 LCD 显示歌曲名字和播放状态；本系统还实现了读卡器功能， PC 机可通过 USB 接口直接对开发板上的 SD 卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。 设计原理 中央处理器工作原理 STM32 处理器 CortexM3 是 ARM 公司最新推出的基于 ARMv7 体系架构的处理器核，具有高性能、低成本、低功耗的特点，专门为嵌入式应用领域设计。 ARMv7 架构采用了 Thumb2 技术，它是在 ARM 的 Thumb 代码压缩技术的基础上发展起来的，并且保持了对现存 ARM 解决方案完整的代码兼容性 \[3\]。 Thumb2技术比纯 ARM 代码少使用 31%的内存，减小了系统开销，同时能够提供比 Thumb 技术高出 38%的性能。 在中断处理方面， CortexM3集成了嵌套向量中断控制器 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。 NVIC 是 CortexM3 处理器的一个紧耦合部分，可以配置1~240 个带有 256 个优先级、 8 级抢占优先权的物理中断，为处理器提供出色的异常处理能力。 同时，抢占（ Pre emption）、尾链（ Tail chaining）、迟到技术（ Late arriving）的使用，大大缩短了异常事件的响应时间。 CortexM3 异常处理过程中由硬件自动保存和恢复处理器状态，进一步缩短了中断响应时间，降低了软件设计的复杂性。 CortexM3 体系架构提出了 新的单线调试技术， CortexM3 处理器的跟踪调试是通过调试访问端口 (Debug Access Port， DAP)来实现的。 DAP 端口可以作为串行线调试端口（ SWDP）或串行 JTAG 调试端口（ SWJDP，允许 JTAG 或 SW协议）使用。 其中 SWDP 只需要时钟和数据 2 个引脚，实现低成本跟踪调试，避免毕业论文 8 使用多引脚进行 JTAG 调试，并全面支持 RealView 编译器和 RealView 调试产品。 此外 CortexM3 还具备高度集成化的特点，大大减小了芯片面积，内部集成了许多紧耦合系统外设，合理利用了芯片空间，使系统满足下 一代产品的控制需求。 STM32 系列是基于 CortexM3 核的微控制器，它在 CortexM3 内核的基础上扩展了高性能的外围设备。 电源部分原理 电源设计是一个系统设计中的关键部分，对于整个系统，一个稳定的、具有一定功率的电源和合理的电源管理是必不可少的。 本系统有以下几种电源： CPU 的内核数字和模拟电源电压 + V， CPU 的 I／ O 口数字和模拟电源电压 + V、总线的隔离电源、 LCD 的驱动电源、 LCD 的背光逆变电源、其他外围设备电源电压 +5 V等电源。 音频解码器介绍 VS1003 是一个单片 MP3/WMA/MIDI 音频解码器和 ADPCM 编码器。 它包含一个高性能，自主产权的低功耗 DSP 处理器核 VS_DSP4，工作数据存储器，为用户应用提供 5KB 的指令 RAM 和 的数据 RAM。 串行的控制和数据接口， 4 个常规用途的 I/O 口，一个 UART，也有一个高品质可变采样率的 ADC 和立体声 DAC，还有一个耳机放大器和地线缓冲器。 其具体特性如下： ●能解码 MPEG 1 和 MPEG2 音频层 III（ CBR+VBR+ABR）； WMA 5384kbps 所有流文件； WAV(PCM+IMAADPCM)。 产生 MIDI/SPMIDI 文件。 ●对话筒输入或线路输入的音频信号进行 IMAADPCM 编码 ●支持 MP3 和 WAV 流 ●高低音控制 ●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数模转换器，两声道间无相位差 ●内含能驱动 30 欧负载的耳机驱动器 ●模拟，数字， I/O 单独供电 ●为用户代码和数据准备的 片上 RAM 毕业论文 9 ●串行的控制，数据接口 ●可被用作微处理器的从机 ●特殊应用的 SPI Flash 引 导 ●供调试用途的 UART 接口 ●新功能可以通过软件和 4 GPIO 添加 图 VS1003 芯片 液晶显示原理 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如表（ 1）所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“ A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A” 表 LCD1602 字符表 毕业论文 10 控制模块 方案一： 此方案采用 89C51 单片机实现，单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。 但是 89C51 需外接模数转换器来满足数据采样。 如果系统增加语音播放功能，还需外接语音芯片，对外围电路来说，比较复杂，且软件实现也较麻烦。 另外， 51 单片机需要用仿真器来实现软硬件调试，较为繁琐。 方案二 :此方案采用 SPCE061A 单片机实现，此单片机内置 8 路 ADC， 2 路 DAC，且集成开发环境中，配有很多语音播放函数，用 SPCE061A 实现语音播 放相对方便。 但 5V 的工作电压， 16 位的处理器芯片，较低的闪存，使得功耗比较大，处理速度比较慢，工作效率比较低，存储量受到限制。 方案三： 此方案采用 STM32V100 ARM 板实现，它使用高性能的 ARM CortexM3 32位的 RISC 内核，工作频率为 72MHz，内置高速存储器 (高达 128K 字节的闪存和20K 字节的 SRAM)，丰富的增强型 I/O 端口以及包含 2 个 12 位的 ADC、 3 个通用16 位定时器和一个 PWM 定时器。 使得处理速度大大提高，机器功耗大大降低，整体性能得到很大提高。 32 位的处理器使得控制更加稳定 、迅速，窗口型看门狗，使得程序运行更加高效。 另外，比较方便的是该板支持硬件仿真，通过 Ulink 仿真器可以方便实现在线逐步调试，这大大方便了系统的开发与调试工作。 电源模块 1）在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一能量来源，它的设计思路可以根据我们以前学过的模电知识来完成，既做一个稳压电源，将交流 220V 的电压经过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分，输出我们想要得的 +5V 电压。 2）可以用四节干电池和稳压三极管进行稳压，从而得到我们要用的 +5V 直流电压 ,通 过外接排针 CN12，从外板供电。 3）可以通过主板上 USB 端口 (CN1)供电，供电电流小于 500mA。 出于调试的方便和即插即用性，以及本系统的侧重点在 MP3 播放器上，所以我采用 USB 为系统供电，如此一来使系统的实现变得更加简便、迅速。 毕业论文 11 音频解码器模块 VS1003 特性： VS1003 可以作为一个微控制器的从机，通过串行 SPI 接口来接收输入的比特流，输入的比特流被解码后，可以通过一个数字音量控制器到达一个 18 位过采样多位 DAC。 通过串行总线控制解码器。 这样利用一个 VS1003 芯片与 STM32F103x处理器配合， STM32 处理器读取 SD 卡中的 MP3 文件，将其通过 SPI 接口送往VS1003 芯片播放，然后再利用 STM32F10X 处理器的一些 GPIO 口来控制 VS1003即可以实现一个 MP3 Player 的原形设计。 显示模块 1）常见的基于单片机设计的音乐播放器基本不能显示歌曲。 该音乐播放系统设计上增加液晶显示器， LCD 显示模块主要完成数据显示、输出数据与显示数据的同步等功能，可为使用者提供曲目信息。 由于 LED 数码管只能显示数字而无法显示其他中英文字符，并对成本及功能考虑，因此从设 计的成本及功能的角度考虑，采用 LCD1602 显示模块，它可以显示每目的英文名字。 LCD1602 驱动电路简单，可以由 CPU 输出命令驱动。 2）又由于 STM32V100 开发板中没有液晶控制器的功能模块，如果所选择的液晶屏内部也没有液晶控制器，那么，要使 CPU 可以对液晶进行控制，就必须加设计一个液晶驱动控制电路。 另外，由于液晶用来显示调节播放音量的 ADC 转换值和歌曲的顺序，所以字符型的 LCD1602 基本上能够满足显示要求。 又由于系统设计时间的限制，因此本系统中选择自带控制器的液晶屏 LCD1602 液晶显示。 其连接电 路图如图 所示。 图 LCD 液晶管脚连接图 毕业论文 12 最终设计方案 通过上述论证，本系统采用 STM32 作为微控制器， VS1003 作为解码芯片，采用 SD 卡存储 MP3/WMA 文件， LCD 作为显示器件，最终完成 MP3 的播放设计。 同时PC 机可以通过 USB 接口操作开发板上 SD 卡中的文件，也可以通过串口通信控制音乐播放。 具体。