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STC89C58RD+单片机在MP3播放器设计中的应用

作者:黄玉豪时间:2013-05-20来源:电子产品世界收藏

  摘要:随着电子技术的发展,播放器向着大容量、小型化发展。本文叙述了由+和VS1011E解码芯片构成的播放器硬件结构,采用CH375USB芯片读取数据,通过Nokia5110液晶显示,以及软件编程思路,实现了一种解码器与存储器分离的播放器设计。该播放器具有文件传输、存储、显示及音乐播放功能,具有播放声音流畅,操作简单,功耗低,体积小及容量大等特点。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/145484.htm

  随着人们对便携式音乐播放器要求的提高,MP3播放器以其较小的体积和较好的音质受到广大音乐爱好者的青睐。起初,MP3文件由电脑来播放,后来互联网的发展促进了MP3播放器的产生,同时MP3播放器也发生了一系列的变化,其更加小巧精致,更人机化和情趣化。现在市场上MP3的款式越来越多,功能越来越丰富,但现有MP3播放器大多是将解码器与存储器一体化的。这种设计使MP3播放器方便携带,但也带来了问题:一是存储容量不易扩展;二是不利于MP3播放器在其他领域的应用。将播放器与存储器分离是MP3播放器目前发展的一个方向[1-3]。本系统采用+,结合USB接口芯片CH375、解码芯片VS1011E、Nokia5110液晶等外围设备设计并实现MP3播放器,该系统以USB-HOST方式读取U盘的MP3文件并将其解码播放,同时具备读取音乐标签,U盘电子书和贪吃蛇游戏等功能。

  系统总体设计

  MP3播放器是一种新兴的数字音乐播放器,播放MP3、WMA等格式的文件。通过用MPEG-1 Layer 3编码技术,可以得到大约12:1压缩的有损音乐信号。尽管MP3文件是有损的,它在压缩过程中对功率谱较弱的信号有所丢失,但它同CD原声区别不大,不影响一般音乐爱好者对音乐的欣赏。MP3大大缩小了声音文件的长度,使音乐的传输和存储更方便。MP3播放器系统结构如图1所示。系统启动后,+通过USB接口芯片CH375,从U盘中获取MP3格式文件的数据,并存入片内RAM进行缓冲,然后单片机定时将数据从缓冲区送到MP3音频解码芯片VS1011E,实现解码并输出音频信号到耳机或有源音响。用户可以通过键盘实现“启动”、“停止”、“上一曲”、“下一曲”和“音量控制”等功能,并通过Nokia5110液晶显示播放状态信息。系统在硬件上主要包括数据读取模块、音频解码模块和液晶显示模块等。  

 

  系统硬件模块的实现

  数据读取模块

  单片机读取MP3数据模块包括STC89C58RD+单片机、USB接口芯片CH375和MP3格式数据存储U盘三部分。

  STC89C58RD+单片机

  系统采用STC89C58RD+单片机,该单片机是美国STC公司设计,国内宏晶公司生产的新一代51增强型单片机,引脚和指令系统均与51单片机兼容。它具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗、在系统可编程、内含MAX810专用复位电路等特点[4]

  该单片机采用MCS51内核,其内含32KB的FLASH和16KB的EEPROM,同时内含1KB的内部SRAM存储空间。因而可用于音频数据处理和显示数据处理需要进行较大数据缓冲的情况下。该单片机最高可工作于33MHz时钟,本系统中,它工作在30MHz时钟下,能满足系统对数据带宽的要求。

  CH375接口芯片

  CH375是一种通用USB总线接口芯片,其内部集成PLL倍频器、数据缓冲区、主从USB接口SIE、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器和通用的固件程序等[5]。它有USB-HOST和USB-SLAVE两种方式,其中USB-HOST方式支持各种常用的USB全速设备,外部单片机、MCU、DSP可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信,这是由于在本地端,CH375具有读、写、片选控制线以及中断输出四条控制总线和八位数据总线,可以方便地挂接到单片机等控制器的系统总线上。CH375芯片内部各部分的功用如下:①PLL倍频器用于将外部输入的12MHz时钟倍频到48MHz,作为USB接口SIE时钟。②数据缓冲区用于缓冲USB接口SIE收发的数据。③主从USB接口SIE用于完成物理的USB数据接收和发送。④被动并行接口与异步串行接口用于与外部单片机交换数据。⑤URT串行接口用于代替并行接口与外部单片机交换数据。⑥命令解释器用于分析并执行外部单片机提交的各种命令。⑦控制传输的协议处理器用于自动处理常用的控制传输的多个阶段,简化外部固件的编程,降低了开发难度。⑧通用的固件程序实现USB传输的相关协议。

  数据读取原理

  数据读取电路如图2所示。系统利用单片机实现将U盘中的音频数据经CH375的USB串行接口传送至单片机内部RAM缓冲,以等待解码。硬件上只需在单片机系统中增加一个CH375芯片,综合成本较低,这是由于CH375内置了USB通信协议,省去了对USB通信协议的了解,单片机可以直接调用API库读写U盘中的文件数据。CH375芯片工作时,需外部为它提供12MHz的时钟信号,它支持全速的USB-HOST主机接口,外围元器件只需要少量晶体和电容,便可支持5V和3.3V电源电压。

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