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摘 要 采用ATmega128处理器,CH375作为USB主机读取U盘中的文件,VS1003负责音频解码,然后经耳机或功放播放音乐,还成功实现文档阅读、益智游戏、U盘信息等功能。另外,成功实现两种操作模式:按键模式和触屏模式。
关键词 MP3;U盘;CH375;嵌入式;VS1003
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0125-01
当下,MP3已经普遍,这归功于其便携性、小巧性以及相对便宜的价格。它把存储器和解码器集成在一起决定了它的便携性,但导致了其存储容量的不易扩展性以及限制了其在其他方面的应用。本文把解码器和存储器分开设计,有效解决了上述缺点,取得了良好效果。
1 系统方案
本系统主要完成对U盘中音乐及文本文件信息的读取,且能对读取的信息进行解码,将MP3文件进行播放,文本信息进行显示,还可实现益智游戏等功能。
1.1 主控芯片
本系统选择AT公司的AVR系列的一款8位高性能单片机ATmega128作为MCU。它片内集成128K字节的Flash、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM 功能的定时器/计数器(T/C)、SPI串行端
口等。
1.2 音频解码芯片VS1003
本系统采用芬兰VLSI公司的VS1003芯片。它是一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片,有一个低功耗高性能的DSP核VS_DSP,5K的指令RAM,0.5K的数据RAM,片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC及一个音频耳机放大器。VS1003的数据请求引脚与单片机的PG0相连,片选XCS与PG3相连,复位XRST与PG4相连,数据片选XDCS与PG1相连,SPI接口与单片机的SPI接口引脚对应相连。
1.3 USB主机CH375
本系统采用CH375芯片对U盘中信息进行读取。CH375是一个USB总线的通用接口芯片,具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出,可以方便地挂接到单片机的系统总线上。在该系统中CH375工作于HOST方式下,D7-D0数据口与单片机PA7-PA0相连,RD,WR,CS,A0,INT分别与单片机PB0-PB4相连。
1.4 彩屏
本系统采用2.4寸的驱动芯片为ILI9325像素为320x240的TFT彩屏。ILI9325是26万色的单片液晶彩屏单片驱动芯片。接受的颜色数据格式为16位,并采用RGB565格式。TFT的16为数据口分别接到单片机的PORTD和PORTE,写控制WR与PF2连接,RD读控制与PF5连接,片选CS与PF4连接,数据/命令切换RS与PF3连接,复位REST与PF6连接。
2 软件设计
本系统实现了以下几个功能:音乐播放、文档阅读、益智游戏、U盘信息。音乐播放可以播放MP3、WMA、MIDI格式音乐文件。文档阅读实现阅读电子书的功能。益智游戏为贪吃蛇游戏。U盘信息为显示U盘的总空间、已用空间、可用空间。
2.1 编译环境的搭建
本系统选择AVRSTUDIO+WINAVR搭配使用,使用WINAVR的编辑、编译功能,以及AVRSTUDI的仿真、调试和工程管理功能。这样综合发挥二者的优点,给软件编写调试带来极大方便。
2.2 音乐播放
1)FAT32文件系统。FAT中文含义为文件分配列表。FAT32文件系统由根目录区,保留区,FAT表和数据区四部分组成。其中根目录区位于硬盘的第一扇区,包括MBR和DPT,主要用于记录磁盘的分区情况;保留区中第一个分区为BPB,包含计算机识别存储器文件格式等一系列重要的信息;FAT表是管理磁盘空间和文件的最重要区域,包括两份文件分配表,保存着逻辑盘数据区各簇的使用情况信息;数据区则是文件和数据存储的区域,占据了绝大部分空间。
2)CH375。单片机将USB移动存储设备组织为文件系统。CH375的C语言子程序库提供了USB的文件级接口,这些应用层接口API包含了常用的文件级操作,可以移植并嵌入到单片机程序中。在CH375HF.H中,主要子程序如下:初始化CH375芯片:CH375Init( );查询U盘是否准备好:CH375DiskReady( )等。
单片机通过调用沁恒子程序可以对U盘中的文件进行操作,例如:可以实现把音频文件或文本文档调入单片机的数据缓冲区。
3)VS1003。VS1003是 SPI接口,可直接与mega128的SPI通信。控制信号和数据信号采用xCS和xDCS作为同步信号,根据不同的组合实现不同的功能。通过数据和控制命令的配合使用,完成对音频信息的解码。
我们利用CH375对U盘中MP3格式的文件按扇区进行读取,将数据读入到单片机后,由DREQ信号控制单片机到VS1003间信息的传输,当DREQ信号为高时,VS1003接受数据,并进行解码,最后通过音响或者耳机播放。同时可显示ID3标签。
2.3 文档阅读
与音乐播放类似,文本阅读同样是将U盘中的信息读取到单片机,当数据读入单片机后,我们将对应信息显示在TFT彩屏中對应的位置上,同时可以通过按键进行上下翻页,切换文档,这些都是通过对文件偏移量的改变来实现的。
2.4 U盘信息
调用子程序U盘查询CH375DiskQuery();来查询U盘的总空间、可用可见、已用空间,然后以友好的界面在TFT上显示出来。
3 小结
本系统打破了MP3的存储器和解码器的一体化限制,在这方面做出了有益探索。另外,由于我们使用的彩屏具有触屏功能,我们做出了一套触屏版的MP3,丰富了该产品功能。
参考文献
[1]赵迪凡,刘皓,续衍森.基于ATmeg64的U盘MP3设计[J].知识经济,2010,17.
[2]王澜锦.基于CH375的U盘MP3播放器设计[J].现代电子技术,2007,24.
[3]黄平平,吉荣廷,沈大鹏.基于CH375实现单片机读写U盘[J].现代电子技术,2006,18.
[4]袁卫,党纪源.基于单片机的MP3播放器设计[J].现代电子技术,2011,2.
[5]http://www.wch.cn/.
关键词 MP3;U盘;CH375;嵌入式;VS1003
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0125-01
当下,MP3已经普遍,这归功于其便携性、小巧性以及相对便宜的价格。它把存储器和解码器集成在一起决定了它的便携性,但导致了其存储容量的不易扩展性以及限制了其在其他方面的应用。本文把解码器和存储器分开设计,有效解决了上述缺点,取得了良好效果。
1 系统方案
本系统主要完成对U盘中音乐及文本文件信息的读取,且能对读取的信息进行解码,将MP3文件进行播放,文本信息进行显示,还可实现益智游戏等功能。
1.1 主控芯片
本系统选择AT公司的AVR系列的一款8位高性能单片机ATmega128作为MCU。它片内集成128K字节的Flash、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM 功能的定时器/计数器(T/C)、SPI串行端
口等。
1.2 音频解码芯片VS1003
本系统采用芬兰VLSI公司的VS1003芯片。它是一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片,有一个低功耗高性能的DSP核VS_DSP,5K的指令RAM,0.5K的数据RAM,片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC及一个音频耳机放大器。VS1003的数据请求引脚与单片机的PG0相连,片选XCS与PG3相连,复位XRST与PG4相连,数据片选XDCS与PG1相连,SPI接口与单片机的SPI接口引脚对应相连。
1.3 USB主机CH375
本系统采用CH375芯片对U盘中信息进行读取。CH375是一个USB总线的通用接口芯片,具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出,可以方便地挂接到单片机的系统总线上。在该系统中CH375工作于HOST方式下,D7-D0数据口与单片机PA7-PA0相连,RD,WR,CS,A0,INT分别与单片机PB0-PB4相连。
1.4 彩屏
本系统采用2.4寸的驱动芯片为ILI9325像素为320x240的TFT彩屏。ILI9325是26万色的单片液晶彩屏单片驱动芯片。接受的颜色数据格式为16位,并采用RGB565格式。TFT的16为数据口分别接到单片机的PORTD和PORTE,写控制WR与PF2连接,RD读控制与PF5连接,片选CS与PF4连接,数据/命令切换RS与PF3连接,复位REST与PF6连接。
2 软件设计
本系统实现了以下几个功能:音乐播放、文档阅读、益智游戏、U盘信息。音乐播放可以播放MP3、WMA、MIDI格式音乐文件。文档阅读实现阅读电子书的功能。益智游戏为贪吃蛇游戏。U盘信息为显示U盘的总空间、已用空间、可用空间。
2.1 编译环境的搭建
本系统选择AVRSTUDIO+WINAVR搭配使用,使用WINAVR的编辑、编译功能,以及AVRSTUDI的仿真、调试和工程管理功能。这样综合发挥二者的优点,给软件编写调试带来极大方便。
2.2 音乐播放
1)FAT32文件系统。FAT中文含义为文件分配列表。FAT32文件系统由根目录区,保留区,FAT表和数据区四部分组成。其中根目录区位于硬盘的第一扇区,包括MBR和DPT,主要用于记录磁盘的分区情况;保留区中第一个分区为BPB,包含计算机识别存储器文件格式等一系列重要的信息;FAT表是管理磁盘空间和文件的最重要区域,包括两份文件分配表,保存着逻辑盘数据区各簇的使用情况信息;数据区则是文件和数据存储的区域,占据了绝大部分空间。
2)CH375。单片机将USB移动存储设备组织为文件系统。CH375的C语言子程序库提供了USB的文件级接口,这些应用层接口API包含了常用的文件级操作,可以移植并嵌入到单片机程序中。在CH375HF.H中,主要子程序如下:初始化CH375芯片:CH375Init( );查询U盘是否准备好:CH375DiskReady( )等。
单片机通过调用沁恒子程序可以对U盘中的文件进行操作,例如:可以实现把音频文件或文本文档调入单片机的数据缓冲区。
3)VS1003。VS1003是 SPI接口,可直接与mega128的SPI通信。控制信号和数据信号采用xCS和xDCS作为同步信号,根据不同的组合实现不同的功能。通过数据和控制命令的配合使用,完成对音频信息的解码。
我们利用CH375对U盘中MP3格式的文件按扇区进行读取,将数据读入到单片机后,由DREQ信号控制单片机到VS1003间信息的传输,当DREQ信号为高时,VS1003接受数据,并进行解码,最后通过音响或者耳机播放。同时可显示ID3标签。
2.3 文档阅读
与音乐播放类似,文本阅读同样是将U盘中的信息读取到单片机,当数据读入单片机后,我们将对应信息显示在TFT彩屏中對应的位置上,同时可以通过按键进行上下翻页,切换文档,这些都是通过对文件偏移量的改变来实现的。
2.4 U盘信息
调用子程序U盘查询CH375DiskQuery();来查询U盘的总空间、可用可见、已用空间,然后以友好的界面在TFT上显示出来。
3 小结
本系统打破了MP3的存储器和解码器的一体化限制,在这方面做出了有益探索。另外,由于我们使用的彩屏具有触屏功能,我们做出了一套触屏版的MP3,丰富了该产品功能。
参考文献
[1]赵迪凡,刘皓,续衍森.基于ATmeg64的U盘MP3设计[J].知识经济,2010,17.
[2]王澜锦.基于CH375的U盘MP3播放器设计[J].现代电子技术,2007,24.
[3]黄平平,吉荣廷,沈大鹏.基于CH375实现单片机读写U盘[J].现代电子技术,2006,18.
[4]袁卫,党纪源.基于单片机的MP3播放器设计[J].现代电子技术,2011,2.
[5]http://www.wch.cn/.