基于STM32单片机的MP3播放器毕业设计

0710617114基于STM32的MP3播放器设计张蓝凯物理与电子信息工程系18978414837曾繁政讲师2007级电气工程及其自动化20110311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IIABSTRACTAtthedevelopmentofthedigitalcodinganddecodingandcompressiontechnology,Voicefilesarealsomovinginahighcompressionratio,high-fidelitydirection,fromMP1,MP2toMP3formatnow.Therefore,highcompressionratio,high-fidelitydesignofMP3playershaveagoodprospect.ThispaperintroducesbasedSTM32'sMP3playerdesignmethods,systemimplementstheSDcardstoredinMP3formatdecodingplayer,andTFTtouchscreendisplayplayingasongtitle,songplaybackremainingtimeanddisplaysongsCorrespondingtothelyrics,throughtheTFTtouchscreengraphicinteractivegraphicalusercommunity,Songscanalsofastforward,rewind,pauseandchangetheloopmode,basicallycanfunctionwithatouchscreenMP3player.Keywords:MP3player;STM32F103VCT6;VS1003;SDCard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...............................................22.2.2MP3解码方案..............................................32.2.3显示模块方案.............................................32.2.4MP3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.............................................52.3.3TFT电阻式触摸屏..........................................62.3.4SD卡.....................................................83系统软件方案设计..................................................103.1系统软件开发平台..............................................103.1.1程序设计流程图..........................................113.2各模块软件系统设计............................................113.2.1VS1003驱动程序..........................................113.2.2TFT显示屏驱动程序.......................................123.2.3SD卡驱动程序............................................144系统测试、调试....................................................154.1运行过程......................................................154.2设计过程遇到的困难和问题......................................164.2.1硬件方面................................................164.2.2软件方面................................................175结论...............................................错误!未定义书签。参考文献..............................................................17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/IECll172—3)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质。即使使用1／24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MPEGLayer3，狭义的讲就是以MPEGLayer3标准压缩编码的一种音频文件格式。在INTERNET广泛普及的今天，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40~50MB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，彻底摆脱了磁带和光碟的张蓝凯基于STM32的MP3播放器设计2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ARMCortex