1、基于 STM32 的 MP3 播放器设计物理与电子信息工程系讲师2007 级电气工程及其自动化2011 03 11独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年 月 日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可
2、以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计） 。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为：无。签 名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日I基于 STM32 的 MP3 播放器设计摘 要随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真的方向发展，从 MP1、MP2 到目前的 MP3 格式。因此高压缩比、高保真 MP3 播放器设计研究有很好的应用前景。本论文详细介绍了基于 STM32 的 MP3 播放器的设计的方法，系统实现了把 SD 卡中存储的 MP3 格式的文件解码播放，并在 TFT 触摸屏上显示播
3、放歌曲的名称、歌曲播放剩余时间及显示歌曲对应的歌词，通过 TFT 触摸屏上的图形交互用户图界，还可以实现歌曲的快进、快退、暂停和更改循环模式等，基本上可以实现一个带有触摸屏功能的 MP3 播放器。关键词：MP3 播放器；STM32F103VCT6；VS1003；SD 卡IIABSTRACTAt the development of the digital coding and decoding and compression technology, Voice files are also moving in a high compression ratio, high-fidelity di
4、rection, from MP1, MP2 to MP3 format now. Therefore, high compression ratio, high-fidelity design of MP3 players have a good prospect.This paper introduces based STM32s MP3 player design methods, system implements the SD card stored in MP3 format decoding player, and TFT touch screen display playing
5、 a song title, song playback remaining time and display songs Corresponding to the lyrics, through the TFT touch screen graphic interactive graphical user community, Songs can also fast forward, rewind, pause and change the loop mode, basically can function with a touch screen MP3 player. Key words:
6、 MP3 player; STM32F103VCT6; VS1003; SD Card目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论.11.1 选题背景 .11.2 国内外研究现状及意义 .12 系统硬件方案设计.22.1 设计目标 .22.2 设计方案对比 .22.2.1 控制器方案 .22.2.2 MP3 解码方案 .32.2.3 显示模块方案 .32.2.4 MP3 储存介质方案 .32.3 系统设计原理 .42.3.1 中央处理器工作原理 .42.3.2 音频解码芯片 .52.3.3 TFT 电阻式触摸屏 .72.3.4 SD 卡 .93 系统软件方案设计.113.1 系统软件开发平
7、台 .113.1.1 程序设计流程图 .123.2 各模块软件系统设计 .123.2.1 VS1003 驱动程序 .123.2.2 TFT 显示屏驱动程序 .133.2.3 SD 卡驱动程序 .154 系统测试、调试.164.1 运行过程 .164.2 设计过程遇到的困难和问题 .174.2.1 硬件方面 .174.2.2 软件方面 .185 结论.18参考文献 .18致 谢 贺州学院本科生毕业论文（设计）11 绪论1.1 选题背景随着数字编解码及压缩技术的发展，语音文件也朝着高压缩比、高保真的方向发展，从 MP1、MP2 到目前的 MP3 格式。便携式 MP3 播放器作为一种集音频播放、数据
8、存储为一身的数码产品，其功能结构为电子设计人员所津津乐道。MP3 是 MPEG 一 1 音频 III(1ayerIII)的简称。MPEG 一 1 音频(ISO/IECll 1723)是目前普遍应用的音频压缩标准，其中层 III 的算法最为复杂，但压缩比最大，效果也最好，在低码率的条件下基本能达到 CD 的音质效果。MP3 标准用尽可能低的码流实现 CD 音质的声音而不会产生数据损失。如果对于一段声音不进行压缩的话，那么每存储一秒钟的立体声 CD音质音乐必须用 1.4Mbit，这是个十分大的开销。通过运用 MPEG 音频标准的压缩技术，我们可以把存储空间压缩到原来的 1/12 而不会降低声音的音
9、质。即使使用 124 的压缩因子，仍然比单纯降低采样率的音质要好。低数据量和高播放品质的优点使其成为音乐存储、数字广播、网上音乐传输的主要方式。人们不仅可以使用计算机软件，还可以通过数字随身听来欣赏音乐。在这种数字化潮流下，嵌入式系统已成为当前研究和应用的热点之一，嵌入式手持设备的视音频多媒体应用也越来越广泛。由于嵌入式系统的应用要求及成本因素决定了嵌入式系统在系统资源, 包括硬件资源和软件资源方面都是非常精简和高效的1.2 国内外研究现状及意义MP3 全称是 MPEG Layer 3， 狭义的讲就是以 MPEG Layer 3 标准压缩编码的一种音频文件格式。在 INTERNET 广泛普及的
10、今天， MP3 音乐以其较小数据量和近似完美的播放效果已经成为计算机上和 INTERNET 最流行的音乐格式了。将 CD 格式的音乐数据压缩成 MP3 格式，音效相差无几（除非你有很好的音响和鉴赏力） ，文件大小至少可以压缩 12 倍（每首 PCM 格式的 CD 歌曲大约 4050MB 数据量） 。自韩国世韩(Seahan)公司 1998 年推出世界上第一台 MP3 随身听以来， MP3 播放器以其小巧的外形，不错的近乎于 CD 的音质，前卫的功能，越来越受到消费者的青睐，也就成为业界甚至大众媒体关注的一个热门话题。它的记录媒介是芯片或卡，无需转动部件，彻底摆脱了磁张蓝凯 基于 STM32 的
11、 MP3 播放器设计2带和光碟的束缚，因而，抗震和节电性能更好。在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了自己的 mp3 播放器产品，IC 供应商提供了众多的 MP3 解码芯片及其解决方案。除了 Micronas 方案(MAS3507+DAC3550)、ST 方案(ST92163+STA013/015)、Crystal 软解压单芯片方案(EP7209，EP7212)、TI 软解压单芯片方案(TMS320C5409)，还有台湾创品方案(T33510，T33520)、美国 SigmaTel 方案(STMP3400)和 TI 的 DA-250 解决方案。这使 mp3 播放器的研制与生产变得更加容易，成本也
12、大大降低，市场更加广阔 。2 系统硬件设计2.1 设计目标本论文是基于 STM32 的 MP3 播放器的设计，论文中将涉及到：STM32 的学习和嵌入式原理的应用，MP3 解码的实现原理及其解码芯片的应用指南，SD 卡的数据存储结构及其各种文件系统的区别，TFT 触摸屏的操作及简单 GUI 在 TFT 上的实现。预期将能实现在 TFT 液晶上对 MP3 播放的实时控制。2.2 设计方案对比2.2.1 控制器方案方案一：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
13、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 STM32F103VCT6 实现，它使用高性能的 ARM Cortex-M3 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
