1、摘 要通用串行总线 USB 是 PC 体系中的一套全新的工业标准，它支持单个主机与多个外设同时进行数据交换。论文首先简要介绍 USB 的体系结构和特点，包括总线优势、协议简介、传输方式等。这部分内容会使用户对 USB 有一个整体的初步了解。接下来论文会着重介绍一个 USB 项目的设计过程和技术细节，即 MP3 的硬件设计。其内容主要包括：采用 AT89C51SND1C 提供 USB 控制和 MPEG2 解码器、存储部分用 16M 的存储器(K9F2808U0A)存放 MP3 播放文件；音频转换部分是将数据流转化成声音信号并输出音频信号；前置放大部分是将 MIC 的信号放大，并将其转换成数字信号
2、（A/D 转换） ；设计采用通过 USB 接口进行串口通讯；采用 12232 的 LCD 液晶显示屏显示；论文第三章除了详细介绍 MP3 硬件设计外，还简要设计了相关接口程序和寄存器的技术细节，包括 USB 的文件存储格式、接口程序以及寄存器的配置等。最后论文对我们初学者具有一定的参考价值，可以尽快掌握 USB 设备的特点，以及硬件电路设计的注意事项。关键字：微控制器 通用串行总线 接口驱动程序 MP3韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页IIBased on 51 monolithic integrated circuits USB system designsStudent：Hu
3、Li Teacher: Jiang Cun-boAbstract：The Universal Serial Bus USB is specified to be an industry standard extension to the PC architecture. USB is a serial cable bus that supports data exchange between a host computer and a wide range of simultaneously accessible peripherals.First, the thesis describes
4、the architecture and features of USB, including the bus attributes, the protocol definition, and so on. It tries to give developers and users a snapshot of USB.After that, the thesis will talk about how to develop the USB system, including: device hardware then the thesis describes one development a
5、nd technique details of one USB project: the development of MP3. I will give you the details of the hardware and it including: make use of AT89C51SND1C which provides the USB control and the MPEG2 decoding, the memory partially (K9F2808U0A) deposits the MP3 document with the 16M memory; The audio fr
6、equency transformation part is pasts the data turns into the sound signal and the output audio frequency signal; The pre-amplification part is making the MIC signal enlargement, and transforms it the digital signal (the A/D transformation); The design uses through the USB connection carries on the s
7、erial communication; Using the 12232 LCD liquid crystal display monitor demonstration; the third chapter of the paper besides in detail introduces the MP3 hardware design, but also briefly has designed the correlation interface routine and the register technical detail, including USB document memory
8、 form, interface routine as well as register disposition and so onFinally the thesis is very useful to USB device beginners. These can help them rapidly grasp the main feathers and important place in hardware design.Key words: microcontroller USB interface driver MP3III目 次摘 要 .IABSTRACT .II1 引 言 11.
9、1 USB 技术 .11.2 设计概述 12 USB 协议简介 22.1 USB 技术背景 .22.2 USB 总线优势 .22.3 本章小结 33 USB 设备（MP3）的硬件设计 .43.1 设计具体要求 43.2 设计原理 43.3 硬件电路设计 43.2.1 微控制器 .53.2.2 电源及 USB 接口电路 .63.2.3 存储部分电路 .73.2.4 前置放大部分 .83.2.5 D/A 转换部分 .93.2.6 按键部分和 LCD 显示 103.2.7 系统整体原理图及 PCB 图 113.2.8 系统调试 143.3 本章小结 .144 软件驱动程序分析 154.1 USB 的
10、通信过程 154.2 寄存器的配置 .154.3 按键和显示接口 .184.4 本章小结 .195 文件存储格式分析 20韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页IV5.1 文件分配表 205.2 文件目录表 205.3 本章小结 .226 结论 .23致 谢 .24参考文献 .2511 引 言1.1 USB 技术为了满足用户追求高速度和高通用性的需求，以 Intel 公司为首于 1994 年推出了USB（ Universal Serial Bus，通用串行总线）协议的第一个草案，用于低、中速的计算机外设。USB 可把多达 127 个外设同时连到用户的系统上，所有的外设通过协议来共享 U
11、SB 的带宽，其 12Mbps 的带宽对于键盘，鼠标等低中速外设是完全足够的。在USB2.0 中， USB 支持的带宽已提升到 480Mbps。USB 允许外设在主机和其它外设工作时进行连接、配置、使用及移除，即所谓的即插即用。同时 USB 总线的应用可以清除 PC 上过多的 I/O 端口而以一个串行通道取代，使 PC 与外设之间的连接更容易。现在 USB 不仅是微机主板上的标准端口，而且还成为了所有微机外设（包括键盘、鼠标、显示器、打印机等）与主机相连的标准协议之一。其主要的优点是速度高、功耗低、支持即插即用和维护方便 1。1.2 设计概述（1）题目：基于 51 单片机的 USB 系统硬件设
12、计（2）设计内容要求：该设计包括 USB 系统的软件和硬件设计及通讯协议的分析。我负责的是硬件设计部分。设计一个带 USB 接口的 MP3，该 MP3 除能播放音频文件外，还具有录音、液晶显示等功能。硬件设计包括 MP3 的电路设计、显示和按键接口驱动程序以及文件的存储格式等。韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页22 USB 协议简介2.1 USB 技术背景传统的计算机外部设备一般使用并口或串口与计算机相连。这两种端口已使用多年，物理层的协议也已经相当成熟。但仍然无法满足目前计算机设备不断提高的速度和使用要求。但 USB 具有速度高、成本低、功耗低、支持即插即用和使用维护方便等优点。
13、在协议成熟以后，迅速地占领了计算机低、中速外部设备的市场，大有取而代之之势 2。2.2 USB 总线优势USB 总线的主要优势体现在以下几个方面：速度、总线拓扑体系、即插即用、低功耗、标准接口和外设。论文将从这五个方面简要介绍 USB 协议内容和特点：1) USB 的速度在 USB1.1 规范版本中，USB 支持两种总线数据传输率：一种是在全速模式下的12Mbps，另一种是低速模式下的 1.5Mbps。引入低速模式主要是为了降低对速度要求不高的设备的成本，比如鼠标、键盘等。在 USB2.0 版本中，USB 支持了一种新的总线数据传输率；在高速模式下的 480Mbps。这个速度较全速和低速设备而
14、言是一个飞跃。2) USB 的总线拓扑体系整个 USB 总线拓扑体系由三个元素组成：主机、集线器和设备。在目前的 PC 应用中，PC 就是主机和根集线器，用户可以将外设或附加的与之相连，这些附加的 Hub可以连接其他的外设以及下层 Hub。在 USB1.1 规范版本中，USB 在一个拓扑网络中支持最多 4 个 Hub 层以及 127 个外设 4。3) USB 的即插即用USB 采用四线电缆来传输信号与电源。USB 的结构使 USB 设备在插上时，首先接触的是信号线，然后才是电源线；而在向外拔时，由于电源线较短，所以首先被切断，而后才是数据线。这对整个系统及 USB 设备都没有影响，所以可以热插
15、拔。即插即用这一特点在使用上极其方便，这是 USB 最吸引用户的地方。4) USB 的低功耗USB 协议规定：如果总线供电设备在 3ms 内没有进行总线操作，则设备自动进入挂起状态。而挂起的设备从总线上吸收的电流必须小于 500A。实际上协议规定的500A，包括了主机端 15K 的电缆终端匹配电阻的电流（通常为 220A），所以对于3使用总线电源的设备而言，进入挂起状态通常便意味着设备的总电流功耗不会超过280A，这个功耗值是很低的。5) USB 的标准接口和外设USB 协议体系中的外设都是非常标准的，从底层的物理和电气特性，到上层的软件协议、数据通讯，都有明确的定义。USB 将设备和主机都看
16、作不同的对象，而这些对象又是由不同的模块和子模块组成的。就这样 USB 根据设备和主机各部分的功能和实现的不同，将整个 USB 系统划分成了很多的层次和模块 2。2.3 本章小结本章简单介绍了 USB 的基本结构和原理，初步了解了 USB 接口。要深入学习还必须仔细阅读 USB 规范。这一规范从总体上描述了 USB 的结构和原理，而对于每一类 USB 设备（包括 HID 设备音频设备等等），还相应制定了描述这类设备的 USB 规范。韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页43 USB 设备（MP3）的硬件设计3.1 设计具体要求（1）、系统具有 USB 接口。（2）、存储容量为 128M
17、 字节。（3）、音频 D/A 转换，输出音频模拟信号并可播放音频文件。（4）、可显示文字、数字、简单图形等。（5）、四个按键分别控制播放、停止、前进和后退。（6）、具有录音功能。3.2 设计原理USB的工作原理：一根USB线由两条是数据线和两条电源线组成。向里看时，它们其中外侧的两条比较长，那是数据线；而里面两条相对短一些的为电源线。当把USB设备插上主机时，首先接触的是信号线，然后才是电源线。而向外拔时，则由于电源线较短，所以首先被切断，而后才是数据线。这样操作对整个系统及USB设备都没有影响，所以可以热插拔。一般的USB接口提供四个引脚与CPU相连接 3，其内部结构如图3-2 所示：MP3
18、的工作原理：该MP3首先将MP3歌曲文件通过 USB接口从内存中取出并读取存储器上的信号到解码芯片对信号进行解码通过数模转换器将解出来的数字信号转换成模拟信号再把转换后的模拟音频放大经低通滤波后到耳机输出口，输出后就是可以听到音乐。3.3 硬件电路设计系统设计框图如图 3-2：VCC D+ D- GND图3-1 USB电缆内部结构Figure 3-1 USB Cable Structure5系统设计方案：系统硬件的核心是微控制器 AT89C51SND1C，整个系统是由AT89C51SND1C、K9F2808U0C(FLASH 芯片)和音频转换（D/A）部分、USB 串行通讯接口、外部控制、电源
19、部分和前置放大部分组成。 主控部分：因为 AT89C51SND1C 提供 USB 控制和集成 MPEG2 解码器，故选用它作为系统控制核心； 存储部分：作为 MP3 播放文件的存储器(K9F2808U0A)； 音频转换部分：将数据流转化成声音信号(UDA1330BTS)； 前置放大部分：将 MIC 的信号放大，并将其转化成数字信号（ A/D 转换） ； 通讯系统：通过 USB 接口进行串口通讯；显示部分：采用 12232 的 LCD 液晶显示屏；电源部分：为 MP3 提供所需要的电能；同时辅助微控制器工作的还有一个晶体振荡电路。3.2.1 微控制器就 MP3 的控制来说，许多单片机都能胜任。但
20、不同单片机具有不同的特点，比较之下，我选用 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机。因为 AT89C51 提供 USB 控制和集成MPEG2 解码器，这就解决了接口控制和解码的难题。它为许多嵌入式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案。这些特点是选用该芯片的主要原因。89C51 的性能特点请参考芯片资料 5。AT89C51SND1C 单片机是 ATMEL 公司专门针对开发 MP3 而设计的，它的主要特点是图 3-2 系统框图Figure 3-2 System diagram韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页6内部集成了 MPEG2 解码器和 USB 通讯接口，内含 64k 的内部
21、程序存储器，支持在系统编辑 ISP 功能，通过 USB 或者串行口对芯片进行编程操作，内部数据存储器为 2056 字节。它最高支持 20MHz 的工作频率，工作电压为 3.3V，内部集成的 MPEG-2 解码功能支持 48，44.1，32，24 及 16HZ 的采样序列，可直接与 DAC 音频转换芯片连接，支持USB1.1 协议全速引擎，并提供相应的键盘中断、IDE/ATATPI/MMC 及 ISP 接口。设计主要相关特殊功能寄存器有：MP3 解码器的控制寄存器共有 11 个，其中包括 MP3CLK(MP3时钟分频寄存器)、MP3CON（MP3 控制寄存器）、MP3VOL(MP3 左声道音量控
22、制寄存器)、MP3BAS(MP3 重低音控制寄存器)等；USB 控制寄存器共有 15 个，其中包括：UEPINT(USB 端点中断寄存器)、UEPREST(USB 端点 FIFO 复位寄存器)、USBCON(USB 控制寄存器)、UEPIEN(USB 端点中断使能寄存器)等和音频接口控制寄存器包括：AUDCON0（音频接口控制寄存器 0）、AUDCON1（音频接口控制器 1）、AUDSTA（音频接口状态寄存器）、AUDDAT（音频接口数据寄存器）和AUDCLK（音频时钟分频寄存器），详见第四章。其典型应用如图 3-4 所示 5：3.2.2 电源及 USB 接口电路其电路如图 3-5 所示：图
23、3-4 典型应用Figure 3-4 Model application7R2 1K12J1POWER R11.5KR3 27Vin1GND2Vout 3U1 AS11171234J2USBLEDVCCR4 27储储C11000ufD+D-入入CPUMP3 属于高速信息传输数码产品，能否有一个良好的电源对 MP3 使用的稳定性来说至关重要，因此一般采用芯片降压的供电方案。如图 3-5 所示，设计中选用的芯片为 AS1117。它输入电压为 4.7510V,最大输出电流为 800mA，转换后输出电压为3.3V，是比较理想的 USB 电平转换芯片。为了方便我也可以在 AS1117 的 3 脚输出端接
24、上电池提供电源。电路中 C1 起到滤波作用；R2 是限流电阻用以保护 LED；发光二极管 LED 监控电源电路是否正常。对 USB 接口来说，USB 接口的实现则是通过 51SND1 自带的 USB1.1 协议通讯端口，它不需要使用 USB 接口转换芯片，设计中通过两个 27 欧姆的电阻后直接接入89C51SND 的第 21、22 脚，这两个电阻的阻值是官方站对其所开发的芯片提供的，最好使用精度高的电阻。否则，会因为电阻分压不当而导致计算机无法识别89C51SND1C 芯片。另外需要注意的是 D+与 3.3V 之间的电阻 R1，阻值范围必须是1.5K 5%。从而拉高 USB 的 D+端口电位，
25、以告知计算机有新的硬件接入，否则设备将无法被 PC 或 HUB 识别 6。3.2.3 存储部分电路MP3 是常用 FLASH 芯片存储，因其具有体积小、存储容量大且速度快、耗电少等特点。因此如图 3-6 所示 7:图 3-5 电源及 USB 接口电路Figure3-5 Power and USB interface circuit韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页8IO029IO130IO231IO332VSS36VDD37IO441IO542IO643IO744WPM 19WEN 18ALE 17CLE 16VSS 13VCC 12CEN 9REN 8RSY/B 7U2K9F28
26、08R81KVCC储储储储16MVCCDD0DD1DD2DD3DD4DD5DD6DD7DD8DD9WENREARSTvcc本设计存储部分选用三星公司的 K9F2808 系列芯片。它拥有 16M 的存贮量。它的结构是由 65536 层组成，每层有 528 个字节即 528 个列。每一个存贮块由 32 层组成。一个 528 字节的数据寄存器连接到存储区域。它在数据写入和数据读出的时候使数据在 I/O 缓冲区与存储区之间传递。读操作在层的基础上进行，擦写操作在块的基础上进行。K9F2808 闪存共有 2048 个块，即有 2048 个擦写单元，每单元有 16KB 的存储量。K9F2808 闪存采用
27、8 位 I/O 线复用方式；执行 528 个字节页的编程仅需 200s；在一个16K 字节的模块上完成擦除操作需要 2ms，读出一页数据的时间是每字节 50ns。它为固体大容量存储器提供了有效的解决方案。如果需要加大存储器的容量可以换用三星公司与此芯片同一系列的存储芯片（K9F1208YCB 为 64M、K9F1G08 为 128M），它们的引脚和工作方式完全相同，只是容量不同。3.2.4 前置放大部分其电路如图 3-7 所示 7R18470KR162.2KR2012KR21 560KR17 2.2KBIAS 1IN- 2IN+ 3VSS 4SHDN8 VCC7OUT6 NC5U4 MAX44
28、68C25100nFC26 10nFC290.1uFAVDDC270.22uFC28 100PFR19470KJ6P5.2图 3-7 前置放大电路Figure 3-7 Preamplifier circuit图 3-6 存储电路Figure 3-6 Memory circuit9AT89C51SND1 芯片提供了外部录音功能。在程序的支持下，通过外部设备 MIC及其模数转换芯片向其送入音频信息，AT89C51SND1 将其转化成 WAV 文件后保存在存储器中，通过 MP3 放音功能可将其音频信息读出。如图 3-7 所示，设计中实现 MIC到 CPU 转换的是通过 MAX4468(增益带宽涌流器
29、 )实现的,它的主要功能是将 MIC 的信号放大，并将其转化成数字信息，通过 CPU 将数字信息储存在存储器中，从而实现MP3 的录音功能。由于话筒提供的信号只有几十毫瓦，故要加前置放大器 MAX4468。其技术指标：2.4V5V 的电源供电，提供 600KHZ 的增益带宽，闲置状态电流为 24uA。设计中放大电路的 Au=45（设定），负载电阻为 100K，Vout=Vcc/2=2.5V。MAX4468 内部是由一级同相比例运算电路构成。则 1+R21/R20=45，取 R21=560K，R20=12K。电阻R18， R19 为放大电路偏置电阻，取 R18=R19=470K（典型参数为 10
30、0K）。耦合电容 C25 与 C29 取 100nF， C26 取 10nF，C27 取 220nF，以保证低频响应。其他元器件的参数选择为：C28=100pF ，R16=R17=2.2K。3.2.5 D/A 转换部分其电路如图 3-8 所示 8J5BCK1 WS2DATAI3APPL0 11VDDD4 VSSD5SYSCLK6 APPL1 10APPSEL7APPL2 9APPL38VREF 12VDDA13VOL 14VSSA 15VOR16UDA1330U3 UDA1330R9 10KR11 1KR8 10KR10 1KVCCC21100nFC19 47UFC20 47UF+C2247U
31、FC23100nFR1510KR1410KR12 100R13 100C24100nFAVDDLD5LD4DSELDCLKDOUTSCLKP4.6CPU储储图 3-8 D/A 转换电路Figure 3-8 D/A Covert circuitAT89C51SND1 支持 PCM 和 I2S 两种音频结构，音频数据流可以来自 MP3 解码的输出，也可以来自 MCU 直接的音频输出。根据设计要求选用 UDA1330ATS 来实现韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页10D/A 转换输出音频信号给耳机。其技术指标：2.7V5.5 的电源供电，支持 1655KHZ的抽样频率，集成数字滤波提供
32、DAC，支持 I2S 总线数据格式等。电路中整个音频部分和 51 内核是通过 5 个寄存器来进行数据和控制信息的交流。如图 3-8 所示，让音频数据的第一位送入 D/A 转换器 UDA1330ATS 的时候就会产生一个时钟信号。将 MP3 解码器中送出的数据送入 MP3 缓冲器，MP3 的解码数据缓存和解码器通过一个握手信号进行通讯，通过音频 AUDCON1 寄存器中的第六位（DERQEN）来决定是否需要数据。3.2.6 按键部分和 LCD 显示根据 MP3 的实际需要对按键和显示分别进行如下设计 8： 1)、按键：外部中断按键采用简单的独立式键盘结构。四个按键分别控制播放、停止、前进和后退。
33、每个按键的电路是独立的，占用一条数据线。当其中任意按键按下时，对应数据线的电平变为低电平，读入单片机就是逻辑 0，表示键闭合；若无键闭合，则所有数据线的电平都是高电平。在此需要注意消除键抖动。上拉电阻采用典型参数，即 R24=R25=R26=R27=5.1K。2)、显示：设计中的显示部分是选用内置 SED1520 驱动控制器的 12232 点阵图形液晶显示模块。它具有低成本、低功耗、高集成化的特点。该显示模块内集成了两块 SED1520，每块 SED1520 横向有 61 点、纵向有 16 点，所以两块横向有 122 点、纵向有 32 点。SED1520 显示驱动控制器集成电路分别控制液晶显示
34、器的左、右半屏点阵图形的显示，在该模块内有一个 12232 点阵图形液晶显示器和一个偏置（BIAS）电路。其工作原理是：偏置（BIAS）电路提供了模块内部显示用的驱动电压 V1V5，它通过把用户提供给该模块的工作电源电压转换为 5 路液晶显示驱动电压，在外接微处理器的支持下，通过模块内两个 SED1520 集成电路的驱动与控制功能，实现用户利用微处理器下达的显示指令和相应操作的功能，在 12232 点阵图形液晶显示器上显示出需要显示的内容。微处理器通过对并行接口输出状态的编程操作，完成对液晶显示模块所需时序的操作和数据的传输。在电路中模块的数据总线接到 89C51 的 P4 口，控制信号 A0
35、 接至INT0，CSS1 接至 WR，CSS2 接至 RD，第 9 脚接至 T1，使能信号端（E）接至T0，CL 接至 INT1。这是间接控制方式，电路中电位器 R28=10K（确定调节范围，为典型参数）用于调节显示对比度。3.2.7 系统整体原理图及 PCB 图11系统整体原理图如图 3-10 所示 10。设计中应特别注意直流电源和数字电源的区别：在电路中有 DVDD（数字电源）和 AVDD（模拟电源）两种电源，这是为了让芯片工作于一个稳定的环境里，而为其设计的专用电源 DVDD。原则上，数字电源与模拟电源没有什么大的区别，但模拟电源工作的环境中，可能会出现大的压降或其他影响整个电源的情况。
36、为保证系统的稳定性，通常在设计时，将数字电源和模拟电源分开接，最后用一跳线（LC 电路）将两个电源接在一起，这样可以避免模拟电源对数字电源的影响，以保证系统的稳定性。在设计印制电路板时主要考虑的是减小信号之间的交叉干扰、电源干扰，降低噪声对电路的影响，提高整个系统的可靠性。设计的电路板上，主要是晶体振荡电路对噪声比较敏感，因此在设计这部分电路时，特别注意使晶振、电阻、电容等相关器件与微控制器尽可能靠近，在布线时使这部分电路的信号线不能其他任何信号线交叉。此外还采用了一些常规的降低噪声和干扰影响的手段，包括尽量增加地线和电源线的宽度（40mil），使用去耦电容以及尽量减小元器件引脚长度等。韦菲菲
37、 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页12图 3-11 PCB 图13IO029 IO130IO231 IO332VSS36 VDD37IO441 IO542IO643 IO744WPM 19WEN 18ALE 17CLE 16VSS 13VCC 12CEN 9REN 8RSY/B 7U2K9F2808C1330PC100.01uFC1230PC110.22uFR18470KR162.2KR2012KR21560KR2310KR172.2KR2 1KX1 16M12J1POWER123J3ISPJUMPJ5S0 STOPS3 PLAY/PAUSES1 FFWS2 REWALE1 ISP#2P
38、1.0/KIN03 P1.1/KIN14P1.2/KIN25 P1.3/KIN36P1.47 P1.58P1.6/SCL9 P1.7/SDA10VDD11 PVDD12FILT13 PVSS14VSS15 X216X117 TST#18UVDD19 UVSS20 D+21D-22VDD23VSS24P3.0/RXD25P3.1/TXD26P3.2/INT0#27P3.3/INT1#28P3.4/T029P3.5/T130P3.6/WR#31P3.7/RD#32AVDD33AVSS34AREFP35AREFN36A/N037A/N138P5.239P5.340VDD 41VSS 42DOUT 4
39、3DCLK 44DSEL 45SCLK 46RST 47MCMD 48MDAT 49MCLK 50VDD 51VSS 52P2.7/A15 53P2.6/A14 54P2.5/A13 55P2.4/A12 56P2.3/A11 57P2.2/A10 58P4.4 59P4.5 60P4.661P4.762P2.1/A963P.0/A8644.0/MISQ65P4.1/MOSI66P4.2/SCK67P4.3/SS#68P0.7/AD769P0.6/AD670VDD71VSS72P0.5/AD573P0.4/AD474P0.3/AD375P0.2/AD276P0.1/AD177P0.0/AD07
40、8P5.0795.180AT89C51SND1CY0AT89C51SND1CBCK1 WS2DATAI3APPL0 11VDDD4 VSSD5SYSCLK6 APPL1 10APPSEL7APPL2 9APPL38VREF 12VDA 13VOL 14VSSA 15VOR 16UDA1330U3 UDA1330BIAS 1IN- 2IN+ 3VSS 4SHDN8 VCC7OUT6 NC5U4 MAX4468C52.2UFC72.2UFC82.2UFC62.2UF R9 10KR111KR11.5KR8 10KR2247R3 27R101KVin1GND2Vout 3U1AS11171234J2
41、USBLEDVCCVCCAVDDC25100nFC2610nFC290.1uFAVDDC270.22uFC28100PFD3D2C30220nF AVDDVCCC21100nFC1947UFC2047UF+C2247UFC23100nFR1510KR1410KR12100R13100C24100nFAVDDVCCR7 1KC31100nFC32100nFC33100nFC34100nFC35100nFC36100nFVCCR4 27R6100R19470KJ6R245.1KR265.1KR255.1KR275.1KR2810kC370.01uF C380.01uFL1150UHL2 150UH
42、VCCVCCVCCVCCC11000ufLD5LD4LD6LD7LD0LD1LD2LD3DD11DD12DD13DD14DD15DD10GNDVCCMCLKMDATMCMDRSTDSELDCLKGNDVCCVCCGND TXDINT0RMTT0 WENREAVDDAVSSAREFPAREFNAIN0AIN1SHDNARSTD+D-ALEISPKEY0KEY1KEY2KEY3LA0LRWLCSLCS2VCCVCCFILTGNDX1X2VCCP5.0DD0DD1DD2DD3DD4DD5 DD6DD7 DD8DD9GNDVCCLD0LD1LD2LD3LD4LD5LD6LD7WENREAVDDAVSS
43、T1RXDDOUTSCLKC394.7UF1234567891011121314151617181920J7CON20 1234567891011121314151617181920J8CON20 1234567891011121314151617181920J9CON20 1234567891011121314151617181920J10CON20ALEISPKEY0KEY1KEY2KEY3LA0LRWLCS1LCS2FILTD+D-RXDTXDINT0RMTT0T1WENREAREFPAREFNAIN0AIN1SHDNARSTDOUTDCLKDSELSCLKMCMDMDATMCLKLD4
44、LD5DD10DD11DD12DD13DD14DD15LD6LD7DD8DD9LD0LD1LD2LD3DD6DD7P5.0DD0DD1DD2DD3DD4DD51234567891011121314151617181920J4LCDPORTVEEINT1WENREINT0T0T1VLED+VLED-ARSTVCC图 3-10 整体原理图韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页143.2.8 系统调试调试步骤：首先是电源部分的调试，用一个万用表测输出电压值 VCC（3.3V），正常范围是 3.253.35V，如果再偏低或者偏高，则要进一步查找问题，看是否输入电压纹波很大，换一个纹波较小的电源
45、，（冗余设计中，AS1117 电压调节器的输入电压要求是比较准确的 5V，不然偏差较大）然后是核心 CPU（AT89C51SND1）的焊接和调试。要注意是在焊 VCC 和 VSS 的时候不要有短路。CPU 焊接完成后，上电检测工作电压在 3.3V 左右就可以进行下一步的调试，即接上晶振和两个偏置电容、复位电容。上电后，先检查晶振是否起振，用示波器测晶振引脚的波形是标准的振荡波形就正确。再测其中任一脚的电压，只要能稳定在 1.5V 左右就表示起振。如果电源没起振，就要检查 CPU 的 X1，X2 引脚是否脱焊和偏置电容是否正确（一般 10pf30pf）。接下来就是检查复位，由于芯片内部含下拉复位
46、电阻，所以只需外接一个极性电容即可，经过调试，其容值可取 2.2uF22uF,只要充电时间不要慢到 CPU 不能正常工作就可以。用万用表在一上电瞬间用表笔测 RST1引脚的电压，其真实复位过程是复位电压从 3V 到 0V 线性下降，由于万用表采集速率的问题。往往只能从 1.5V 左右开始采集，故测量得到的 12V 的复位电压都是正常的。最后是 USB 部分的调试检查 USB 设备能否被 PC 识别。我在设计中严格按照 USB 的规定推荐值，所以不存在大问题。主要是 USB 的软件驱动程序的调试，这部分由软件部分完成。其他部分由于篇幅所限不再详述。3.3 本章小结设计中系统的介绍了关于 ATME
47、L 公司生产的 89C51SND1 芯片开发 MP3 功能的方法。但对于 89C51SND1 来说，实现 MP3 只是它强大功能的一部分。本章还具体介绍设计的其它单元电路，并在最后给出了系统的具体调试过程。15D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WDX2 T1X2 T0X2 X24 软件驱动程序分析我在这部分的任务是分析 USB 通讯过程和寄存器配置、重点解决按键和显示部分的接口子程序，以备软件部分调用。4.1 USB 的通信过程由于设计中 USB 是当作存储设备用，故 USB 的通信采用控制传输；总线访问方式。控制传输用于支持介于主机与装置之间的配置、命令或状态的通讯。可分为 2
48、3个阶段：设定阶段、数据阶段以及状态阶段。在数据阶段中，数据传输是以设定阶段中所拟定的方向作数据传输，而在状态阶段中，装置将传回交互握手信息给主机。每一个 USB 装置需要将端点 0 作为控制传输的端点，每当装置第一次连接到主机时，控制传输就可用来交换信息，设定装置的地址或是读取装置的描述原语要求。控制传输只能通过消息管道来实现，所以传输前必须对传输的数据进行分组。建立分组具有一个 USB 确立的结构，包括了实现主机和一个设备之间通信所需的最小指令集。USB 规定，对全速率设备而言所允许的最大控制数据负载仅可以是 8、16、32 或 64 字节，而低速设备则限制为 8 个字节。每次总线操作，接
49、收者将发送者的序列位(被译码成数据包 PID 的一位，即 Data0或 Data1)与本身的相比较。如果数据不能接收，则必须发送 NAK。如果数据可以被接收，并且两者的序列位匹配，则该数据被接收并且发送 ACK，同时，接收者的序列位被触发。如果数据可以被接收，但两者的序列位不匹配，则接收者只发出 ACK 而不进行其它操作。对于发送者来说，在接收到 NAK 时或在规定时间内没有接收到 ACK，则将上一次的数据重发 4。4.2 寄存器的配置本节将重点设计涉及 USB 接口的寄存器，另外还将设计与 MP3 解码有关的寄存器。由于篇幅所限将不对每个寄存器设置 7。所涉及的主要控制寄存器及配置如下。1)、锁相环和系统时钟控制寄存器根据资料查知 AT89C51SND1C 的该类寄存器包括 4 个：.CKCON(时钟控制寄存器)其寄存器地址为 08FH。其格式如下：设计中 CKCON 命令字为 0x01，作用是设置时钟工作方式。 D7 为保留位，由于这韦菲菲 MP3 播放机系统显示电路的设计第 页16D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0R1 R0 PLL
