畢業論文基于arm7的音樂播放器(已修改)

　

【正文】 摘 要 I 摘要 MP3 播放器是利用數字信號處理器 DSP（ Digital Sign Processing）來完成處理傳輸和解碼 MP3 文件的任務的。本設計基于LPC2103 及 VS1003B 實現 MP3 播放器的整體設計，并以 SD卡做為 MP3 播放器的存儲設備。其中 LPC2103 實現對 SD卡的讀寫、 FAT32 文件系統的實現、 txt 文件的顯示、控制 LCD 的顯示及相關漢字庫的實現；而 VS1003B 則實現將 LPC2103從 SD卡中讀取出來的 MP3 格式音樂進行解碼，從而完成 MP3 播放器的整體設計和實現。本次設計 以分立芯片來實現 MP3 播放器各個功能，相較于一般設計中以集成 MP3 控制芯片來實現，這種設計更有利于對 MP3 播放器的分析和學習。 關鍵字： MP3 解碼； USB； SD 卡； FAT32； TXT 文檔 ABSTRACT II ABSTRACT Abstract: MP3 player is the use of digital signal processors DSP (Digital Sign Processing) to plete the processing and transfer the task of decoding the MP3files. The design is based on LPC2103 and VS1003B achieve the overall design of MP3 players, and using SD card as the storage devices of MP3 players. Implementation of these LPC2103 SD card reader, FAT32 file system to achieve, txt documents show that the LCD display and control related to the realization of Hanzi Ku。 VS1003B while achieving LPC2103 from the SD card reader by the MP3format for music Decoder, MP3 players, thus pleting the overall design and implementation. The separation of chip design to MP3 players to achieve the various functions, in parison to the general design of the integrated MP3control chips to achieve, this design is more conducive to analysis and study the MP3 player. Keyword: MP3 decoder。 USB。 SD card。 FAT32。 TXT documents 目 錄 III 目錄 摘要 .......................................................1 Abstract...................................................2 第一章 MP3 播放器的概述 .....................................1 MP3 播放器的原理 .......................................1 MP3 播放器的內部結構 ...................................1 MP3 播放器的歷史和發展 .................................1 第二章 MP3 播放器的功能模塊設計 .............................2 MP3 的硬件框架 .........................................2 SD 卡的讀寫 ............................................2 FAT32 文件系統 .........................................4 FAT32 存儲原理 .......................................4 根目錄的查找 .........................................4 文件數據的查找 ......................................10 MP3 文件解碼 ..........................................13 ARM7單片機介紹 ........................................15 硬解碼模塊介紹 ........................................18 第三章 MP3播放器的軟硬件設計 ...............................19 MP3 播放器的硬件設計 ..................................19 MP3 播放器的軟件設計 ..................................19 USB 通信程序設計 ....................................20 電子書、 MP3 解碼程序 ................................21 總結 ..................................................22 參考文獻 ..................................................23 目 錄 IV 致謝 ......................................................24 附錄 ......................................................25 附錄 1 程序 main()主函數 ..................................26 附錄 2 程序 SD驅動 程序 ....................................29 外文資料及翻譯 ............................................39 第 1 章 MP3 播放器的概述 1 第 1章 MP3 播放器的概述 MP3 播放器工作原理 MP3 播放器是利用數字信號處理器 DSP（ Digital Sign Processing）來完成處理傳輸和解碼 MP3 文件的任務的。 DSP 掌管隨身聽的數據傳輸，設備接口控制，文件解碼回放等活動。 DSP 能夠在非常短的時間里完成多種處理任務，而且此過程所消耗的能量極少（這也是它適合于便攜式播放器的一個顯著特點）。首先將 MP3歌曲文件從內存中取出并讀取存儲器上的信號 → 到解碼芯片對信號進行解碼 → 通過數模轉換器將解出 來的數字信號轉換成模擬信號 → 再把轉換后的模擬音頻放大 → 低通濾波后到耳機輸出口，輸出后就是我們 聽到的音樂 。 MP3內部結構 MP3 播放器由液晶顯示屏、微處理器、數碼信號處理器 (DSP)芯片、輸入輸出控制器、放大器和一些按鈕組成。微處理器是播放器的 “ 大腦 ” ，用來接受用戶選擇的播放控制，并將當前播放的歌曲信息顯示在液晶顯示屏上，然后向數據信號處理芯片發出指令，使其準確地處理音頻信號。數碼信號處理器先用解壓算法將 MP3 文件解壓，接著用數模轉換器將數碼信息轉換成波形信息，然后由放大器將信號放大并送到音頻端 口，最后我們就可以通過接在音頻端口的耳機聽到動聽的音樂了。 MP3 播放器歷史和發展 MP3 至今已有 10 年的發展歷程。從最初只對 MP3 的支持到現在不僅支持 WMA，而且對 AVI、 FLV 格式視頻的支持；從最初的閃存式到現在的大容量硬盤式 MP3。 10 年的 MP3 之路使其走過了大戰 MD、音質為王、彩屏流行、視頻當道四個階段，如今的 MP3 更是向全能性進軍：拍照、電子書、雙核、大容量，可說是只要你曾經想過的，未來他就有可能讓其成為現實。電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 2 第 2章 MP3播放器的功能模塊設計 本文設計的 MP3 播放器是 以 ARM7 做主控芯片，輔以 VS1003B 芯片做 MP3 格式音樂的解碼之用。不同于現在大部分 MP3 播放器用一塊集成芯片實現整體功能，這種分立式設計增加了功能性設計的靈活性，同樣也增加了一定的困難。 MP3 的硬件框架 圖 21 硬件框架 SD 卡讀寫 由上圖可知，整個設計是以 SD 卡為存儲介質， LPC2103 為主控芯片來實現相關功能。所以讀寫 SD卡的內容是整個設計的基石。 SD 卡的讀寫有兩種模式： SPI、 SD BUS。 由于 LPC2103 只支持 SPI，所以在設計中我采用 SPI對 SD卡和 第 2 章 MP3 播放器的功能模塊設計 3 LPC2103 進行連接。為了使 SD卡初始化進入 SPI 模式，我們需要使用的命令有 3 個： CMD0,ACMD41,CMD55。 在設計中，我將 2103 設為 SPI 的主控方，通過發送相關指令來實現 SD卡的操作。而 SD 卡則對 2103 發送過來的指令進行相關操作，并返回一定的返回值來告知主控芯片操作的情況及傳回所需的數據。 在所有的指令中，唯獨 CMD0 特殊，在向 SD卡發送以前需要向 SD卡發送 74+個時鐘。那么為什么要 74 個 CLK 呢？因為在上電初期，電壓的上升過程據 SD卡組織的計算約合 64 個 CLK 周期才能到達 SD 卡的正常工作電壓他們管這個叫做 Supply ramp up time，其后的 10 個 CLK 是為了與 SD 卡同步，之后開始 CMD0的操作。 在 SD 卡讀寫過程中除用 CMD0,ACMD41,CMD55 來進行 SPI 的初始化外，我們還用了三條指令來進行讀寫操作，分別為CMD16,CMD17,CMD24。此六條指令的作用及相關返回值的意思如下表： 表 21 指令作用 （ 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 4 設計中整個 SD 卡的讀寫除了最開始的硬件 SPI初始化外，就是通過以上六條指令實現所有操作。其中 SD 卡的讀寫其命令寫入和數據的讀寫允許的最高速度并不相同，彼此相差 30 倍左右。所以整個 SD 的讀寫程序中，必須改變 SPI的讀寫速度，才能達到最大值。再者 SD卡的讀寫必須以扇區的起始為讀寫點，否者將不能成功讀寫。 FAT32 文件系統 如果說 SD 卡讀寫是整個設計的基石，那毫無疑問 FAT32 文件系統是這個系統的血脈，因為所有的文件的操作和存儲都遵循著 FAT32 文件系統的規則。由于 FAT32 文件系統涉及太多，所以本處只從文件系統的讀著眼進行對 FAT32的敘述。 FAT32 文件系統將邏輯盤的空 間劃分為三部分，依次是引導區（ BOOT區）、文件分配表區（ FAT 區）、數據區（ DATA 區）。引導區和文件分配表區又合稱為系統區。就本設計而言，我們只需要從系統區獲得存儲介質（即 SD 卡）中文件根目錄的所在，然后通過根目錄逐個找到我們相應所需要找到的文件 。 FAT32 存儲原理 FAT32 是個非常有功勞的文件系統， Microsoft成功地設計并運用了它，直到今天 NTFS鋪天蓋地襲來的時候， FAT32 依然占據 Microsoft Windows文件系統中重要的地位。 FAT32 最早是出于 FAT16 不支持大分區、單位簇容量大以致空間急劇浪費等缺點設計的。實際應用中， FAT32 還是成功的。 圖 22標出了 FAT32 分區的基本構成 : 圖 22 FAT32的組織形式 第 2 章 MPS 播放器的功能模塊設計 5 FAT32 在格式化的過程中就根據分區的特點構建好了它的 DBR，其中 BPB參數是很重要的，可以回過頭來看一下表 4 和表 5。首先 FAT32 保留扇區的數目默認為 32 個，而不是 FAT16 的僅僅一個。這樣的好處是有助于磁盤 DBR指令的 長度擴展，而且可以為 DBR扇區留有備份空間。上面我們已經提到，構建在 FAT32上的 win98 或 win20 winXP，其操作系統引導代碼并非只占一個扇區了。留有多余的保留扇區就可以很好的拓展 OS引導代碼。在 BPB中也記錄了 DBR扇區的備份扇區編號。 備份扇區可以讓我們在磁盤遭到意外破壞時恢復 DBR。 FAT32 的文件分配表的數據結構依然和 FAT16 相同，所不同的是，FAT32 將記錄