畢業論文基于arm7的音樂播放器(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 MB的存儲空間，而經過 MP3 壓縮編碼后只有 1MB 左右。不過 MP3 對音頻信號采用的是有損壓縮方式，為了降低聲音失真度， MP3 采取了“感官編碼技術”，即編碼時先對音頻文件進行頻譜分析，然后用過濾器濾掉噪音電平，接著通過量化的方式將剩下的每一位打散排列，最后形成具有較高壓縮比的 MP3 文件，并使壓縮后的文件在回放時能夠達到比較接近原音源的聲音效果。 VS1003B原本是一塊自動控制碼流的解碼芯片，但是不知我所購買的那塊流片不成功還是其他原因，并不能自動控制碼流，所以必須得自己控制碼流。雖然說在程序上增添了些許難度，但從學習的角度而言，卻是一個不錯的機會，所以我也沒有更換芯片，用軟件來實現碼流控制。因此我們必須得知道一首歌曲的碼流才能對其進行較好的解碼，而這無疑就涉及到一些 MP3結構的問題，下面就碼流控制這一塊相關的結構進行介紹： MP3文件大體可以分成三個部分： ID3V2,幀， ID3V1。其 ID3V2,ID3V1都是介紹歌曲的一些相關信息，如作者，歌詞等等。對整 個解碼工作有用的數據均在數據幀上，其結構如下 : 表 27 數據幀結構 幀頭 CRC 數據 4字節 02字節 由數據幀算出 其幀頭結構如下： 第 2 章 MPS 播放器的功能模塊設計 15 表 28 幀頭結構 由上述的幀頭信息就可以算出幀長出來：幀長 =144*取樣率 /采樣頻率 +幀長調節對于 VS1003B而言，其可以自己計算幀長，所以對此我們只需要從幀頭提取出取樣率，再加以軟件控制就可以了。 ARM7單片機介紹 ARM（ Advanced RISC Machines）是微處理器行業的一家知 名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的 RISC處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用于多種領域，比如嵌入控制、消費 /教育類多媒體、 DSP和移動式應用等。 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 16 ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和 OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的 ARM相關技術及服務。利用這種合伙關系， ARM很快成為許多全球性 RISC標準的締造者。 目前，總共有 30家半導體公司與 ARM簽訂了硬件技術使用許可協議，其中包括 Intel、 IBM、 LG半導體、 NEC、 SONY、菲利浦和國民半導體這 樣的大公司。至于軟件系統的合伙人，則包括微軟、升陽和 MRI等一系列知名公司。 ARM架構是面向低預算市場設計的第一款 RISC微處理器。 產品介紹 ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案。由于所有產品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產品中運行（理論上如此）。典型的產品如下。 ① CPU內核 ARM7：小型、快速、低能耗、集成式 RISC內核，用于移動通信。 ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權用戶最多的一項產品，將 ARM7指令集同 Thumb擴展組合在一起 ，以減少內存容量和系統成本。同時，它還利用嵌入式 ICE調試技術來簡化系統設計，并用一個 DSP增強擴展來改進性能。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬盤驅動器。 ARM9TDMI:采用 5階段管道化 ARM9內核，同時配備 Thumb擴展、調試和Harvard總線。在生產工藝相同的情況下，性能可達 ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網和頂置盒。 ②體系擴展 Thumb:以 16位系統的成本，提供 32位 RISC性能，特別注意的是它所需的內存容量非常小。 ③嵌入式 ICE調試 由于集成了類似于 ICE的 CPU內核調試技術，所以原型設計和系統芯片的調試得到了極大的簡化。 ④微處理器 第 2 章 MPS 播放器的功能模塊設計 17 ARM710系列，包括 ARM7 ARM710T、 ARM720T和 ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微型處理器，配有高速緩存（ Cache）、內存管理、寫緩沖和 JTAG。廣泛應用于手持式計算、數據通信和消費類多媒體。 ARM940T、 920T系列 :低價、低能耗、高性能系統微處理器，配有 Cache、內存管理和寫緩沖。應用于高級引擎管理、保安系統、頂置盒、便攜計算機和高檔打印機。 StrongARM:性能很 高、同時滿足常規應用需要的一種微處理器技術，與 DEC聯合研制，后來授權給 Intel。 SA110處理器、 SA1100 PDA系統芯片和 SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術。 ARM7500和 ARM7500FE:高度集成的單芯片 RISC計算機，基于一個緩存式 ARM7 32位內核，擁有內存和 I/O控制器、 3個 DMA通道、片上視頻控制器和調色板以及立體聲端口 。ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對 EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網絡計算機（ NC）。 ARM技術特點 ： 32位 RISC架構； 大量使用寄存器，指令執行速度更快； 支持 Thumb/ARM雙指令集； 兼容 8位 /16位 IC； 大多數數據操作在寄存器中完成； 尋址方式簡單靈活，執行效率高； 指令長度固定。 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 18 硬解碼模塊介紹 本設計采用 VS1003模塊來進行 MP3的硬解碼 VS1003 特性： 能解碼 MPEG 1 和 MPEG2 音頻層 III（ CBR+VBR+ABR）； WMA ； WAV(PCM+IMAADPCM)。產生 MIDI/SPMIDI 文件。 對話筒輸入或線路輸入的音頻信號進行 IMAADPCM編碼 支持 MP3 和 WAV 流 高低音控制 單時鐘操作 12..13MHz 內部 PLL鎖相環時鐘倍頻器 低功耗 內含高性能片上立體聲數模轉換器，兩聲道間無相位差 內含能驅動 30 歐負載的耳機驅動器 模擬，數字， I/O 單獨供電 為用戶代碼和數據準備的 RAM 串行的控制，數據接口 可被用作微處理器的從機 特殊應用的 SPI Flash引導 供調試用途的 UART接口 新功能可以通過軟件和 4 GPIO 添加 到此，整個 MP3播放器的所有功能原理我已經 全部介紹，為了更直接了解本文設計的 MP3播放器，在下一章將配合相關實物圖介紹其軟硬件設計。第 3 章 MP3 播放器的軟硬件設計 19 第 3章 MP3播放器的軟硬件設計 MP3播放器的硬件設計 在本次的硬件設計中我采用的成熟的硬件模塊，包括一塊 LPC2103核心板 ， VS1003B核心板。 LPC2103開發板中包含 LPC2103的最小系統外。而其中的 SD卡模塊，并無多少可以介紹的，因為其只是一些機械的原理和一些電路上簡單連線，不過值的說的一點對于 SD卡同樣也采用 SPI模式進行傳送。 本設計中的 VS1003B核心板是由 ICDEV設計的基于 VS1003B芯片的MP3解碼板。 VS1003B是一塊獨立的 DSP芯片，功能甚是強大，所以必須對其進行單獨的電路設計，需要配置獨立的晶振和外圍電路設計，這一塊已經被 ICDEV的前輩們做好了，所以我秉著“拿來主義”，直接進行借用，其同樣是用 SPI進行數據傳送的。 對于 VS1003核心板而言，其一共引出 10個引腳，除了供電線及地之外，還需要 7個 lpc2103相對應的 IO口與其對應。其中 MISO、 MOSI、SCLK為 SPI的兩條數據和時鐘線，分別于 LPC2103中模擬 SPI的三個 IO口： 、 、 。 CS、 RESET、 DREQ、 DCS分別為 VS1003的片選、重啟、狀態、數據片選線，分別與 LPC2103的 、 、 ，從而保證了 VS1003核心板的正常解碼工作。 MP3播放器的軟件設計 不同于硬件，在軟件設計是由我自己獨自完成，所以對這一塊比較熟悉。就如果上文介紹的幾個功能模塊一樣，在軟件編寫上同樣的分成那么幾塊，下圖顯示彼此間的關系： 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 20 圖 31 軟件設計 由上圖可知， SD 卡讀寫是整個系統的最基本的一塊，因為不論是什么是哪一塊 功能都涉及到 SD 卡的讀寫，所以在程序中我將其做成了子函數，向外只提供三個子函數，所有關于 SD 的操作均是由這 兩個函數完成的。 初始 化函數 SD_INIT() SD 讀出函數 SD_READ(INT8U *Buffer, INT16U Bytes,INT32U Number_Sector) SD 寫入函數 SD_WRITE(INT8U* Buffer,INT32U Number_Sector) 上述功能對整個軟件而言，無疑是最底層的設計，對于 MP3 播放器中的最主要功能 MP3 解碼而言都是需要用到的，所以做子函 數更有利于整個程序的模塊式設計。 USB 通信程序設計 對于 MP3 的三大功能，相較于其它兩個， USB 通信更為獨立些，因為 USB的通信均是由中斷實現的，所以除了在主函數中涉及到其的初始化以外，在其它部分并沒有有聯系的地方。其函數框圖如下： 第 3 章 MP3 播放器的軟硬件設計 21 圖 32 初始化框圖 電子書、 MP3 解碼程序 由于電子書和 MP3 均涉及到 FAT32 文件系統，所以兩者在程序上關聯性較大，所以在很大程序上兩者的程序是混在一起的，只是到最后才分開。其框圖如下： 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 22 圖 33 文件系統框圖 總結 本次 MP3 播放器采用分立芯片設計，不同現有 MP3 芯片整體集成化趨向。采用分立芯片設計能最大限度的發揮不同芯片的功能，因為MP3 解碼采用獨立芯片，理論上能達到更好的音質。但在實際設計中，由于自身能力有限，未能發揮兩塊芯片的全部功能，如不能對 WMA 解碼等，希望在以后的工作學習中能對其加以完善。 參考文獻 23 參考文獻： [1].周立功、張華 .深入淺出 ARM7 北京航空航天大學出版社 .2020 [2].Icdev 驅動你的 vs1003 2020 [3].博創科技 MP3 播放器與 U 盤設 計自己動手打造心儀的個性 MP3 2020 [4].精英科技譯 SCSI 總線和 IDE 接口：協議、應用和編程 2020 [5].陳逸等譯 USB大全中國電力出版社 2020 [6].廖濟林 2020 [7].譚浩強 C語言程序設計（第二版） 清華大學出版社 2020 [8].嚴蔚敏等數據結構（ C語言版） 清華大學出版社 1996 [9].閻石數字電子技術基礎（第四版） 高等教育出版社 2020 [10].Frank USB項目技術報告 2020 [11].網友解讀 FAT32文件系統 2020 [12].北京北亞數據恢復中心 FAT文件原理 2020 [13].Bluewater MP3文件格式 2020 [14].21IC電腦圈圈 USB入門系列 2020 [15].智林測控 Z213X4X 開發板手冊 2020 [16].philips 2020 [17].ISO iso111723 2020 [18].SanDisk Corporation Secure Digital Card 2020 電子科技大學成都學院本科畢業設計論文 24 致謝 ： 四年一個輪回， 轉眼要到了離校的時節了， 滿是不舍與依戀卻注定要走。 畢業論文正代表著大學的終結，完成它既有一種收獲感，又有一種失落感，可無論如何它代表著我四年的努力，代表了我四年的歷程。當它終于完工的時候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培養我的老師們，謝謝你們！ 感謝我的論文導師 周密 老師，感謝 周 老師在我的論文完成過程中給與的指導與幫助，讓我得以順利地完成論文。 感謝 系主任張開華 老師，他既是良師，又是益友，他所教會我的不僅是書本上的知識，還有著做人的原則與風骨。謝謝。 再次感謝傳授我知識的每一位老師，馬上就要走出校門，走上工作崗位，我將帶著你們所傳授的技能去打拼，去奮斗，多謝你們。 附 錄 25 附 錄 附錄 1 程序 main()主函數 . include define ENTER_KEY 0x0d define BACK_KEY 0x08 define ESC_KEY 0x1b define MAX 64 define STOP _BV(PD5) define NEXT _BV(PD3) define UP _BV(PD6) define DOWN _BV(PD2)