STC12C5A60S2的U盤音頻播放器設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 STC12C5A60S2的U盤音頻播放器設(shè)計 U 盤即閃存盤，是一種用閃存開展數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)，通常使用USB 插頭。U 盤體積極小、重量輕、可熱插拔也可以重復(fù)寫入。自其面世后，迅速普及并取代傳統(tǒng)的軟盤，成為主要的便攜存儲模式。隨著U 盤體積的不斷減小、存儲容量卻不斷加大，使得U 盤的使用范圍也不斷拓展。然而U 盤所儲存的數(shù)據(jù)，現(xiàn)今仍大多通過計算機提取并開展處理，這也局限了U 盤的發(fā)展范圍。 筆者認(rèn)為，針對某一特定功能，剝離相應(yīng)數(shù)據(jù)對計算機的依賴性，一方面可充分利用U 盤數(shù)據(jù)，另一方面也發(fā)揮出USB 協(xié)議的通用性，使U 盤實現(xiàn)所用即所得的便攜特性?；诖?，設(shè)計了U

2、 盤MP3 播放器電路，主要完成U 盤存儲的音頻文件的數(shù)據(jù)提取及功能運行任務(wù)。該播放器等同于個人計算機的音頻處理模塊，不僅可識別、提取U 盤所存儲的MP3、WMA 或MIDI格式的文件，并可自行完成音頻解碼等數(shù)據(jù)處理工作，送入揚聲器或耳機開展播放。 1 播放器組成原理框圖 播放器組成原理如圖1 所示，共由3 個主要模塊組成： 單片機處理模塊，由STC12C4A60S52 單片機及其外圍電路組成； U 盤讀寫模塊，由CH375 及其外圍電路組成； 為音頻解碼模塊，由VS1003 芯片及其外圍電路組成。 播放器的工作過程是： MCU 通過CH375 讀取來自USB 存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)，并依據(jù)功能鍵的控

3、制指令，將USB 存儲設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)送入音頻解碼模塊，在VS1003 解碼后，送入揚聲器或耳機。設(shè)置6 個人機交互功能按鍵，分別實現(xiàn)播放、暫停、上一曲、下一曲、增大音量、減小音量等基本操作功能。 2 硬件電路設(shè)計 如圖1 所示，主要完成U 盤讀寫、單片機處理及音頻解碼3 個模塊的電路設(shè)計。 圖1 原理方框圖 2. 1 U 盤讀寫模塊 U 盤讀寫模塊由CH375 及其外圍電路組成，其構(gòu)成如圖2 所示。 圖2 CH375 外圍硬件電路 CH375 是USB 總線通用接口芯片，支持USB 主機及從設(shè)備方式。在本地端，CH375 具有8 位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片

4、機/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線上。在USB 主機方式下，CH375 還提供了串行通訊方式，通過串行輸入、輸出和中斷輸出與單片機/DSP/MCU/MPU 等相連接。 CH375 的USB 主機方式支持常用的USB 全速設(shè)備，外部單片機可通過CH375 按照相應(yīng)的USB 協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。CH375 還內(nèi)置了處理Mass - Storage海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，外部單片機可以直接以扇區(qū)為基本單位讀寫常用的USB 存儲設(shè)備。 設(shè)計中，CH375 采用主機方式，圖中J1為USB 插座，可連接U 盤等存儲設(shè)備，D1為指示LED,當(dāng)檢測到USB 設(shè)備連接時燈亮。當(dāng)TXD

5、引腳連接到地時，CH375 工作在并口方式，此時圖中JP1接口D0 D7為雙向數(shù)據(jù)總線，連接單片機。 單片機連接圖中JP2接口，通過程序控制CH375,其功能及特性如下表1 所示。 表1 JP2功能及特性 單片機通過寫命令來和數(shù)據(jù)來控制CH375,并通過CH375 獲得U 盤數(shù)據(jù)。CH375 內(nèi)置相關(guān)的固件程序，自動處理了USB 等協(xié)議。單片機可以通過CH375直接獲取U 盤扇區(qū)的數(shù)據(jù)，因此只需處理FAT 文件系統(tǒng)層就可以實現(xiàn)對U 盤文件的操作。 2. 2 MCU 模塊 MCU 模塊，由STC12C4A60S52 單片機及其外圍電路組成。STC12C5A60S2 是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周

6、期的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8 12 倍，提供Flash 程序存儲器60 kByte,1 kByte的EEPROM,片上集成1 280 Byte RAM.工作電壓5. 5 3. 5 V,內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路，4個定時器，2個串口，2路PWM,8 路高速10 位A/D 轉(zhuǎn)換， ISP /IAP,內(nèi)置看門狗電路，外部掉電檢測電路等。 圖3 為播放器MCU 模塊的硬件電路原理圖，其中， JP4為電源輸入接口，D1為電源指示燈，排阻Rp1為P0口的上拉電阻。JP2和JP3接到U 盤讀寫模塊對應(yīng)的接口上。由于單片機在5 V 電源下工作，而VS1003在3. 3 V 電

7、源下，所以工作P1口應(yīng)該接限流電阻到JP1再到音頻解碼模塊對應(yīng)的接口上。電路設(shè)置5 個功能按鍵，UP為增大音量，DOWN為減小音量，LEFT為選擇上一曲，DOWN為選擇下一曲，而PLAY為播放/暫停鍵。 圖3 MCU 模塊硬件電路 2. 3 音頻解碼模塊 音頻解碼模塊，由VS1003 芯片及其外圍電路組成。VS1003 是一個單片MP3 /WMA/MIDI 音頻解碼器和ADPCM 編碼器。它包含一個高性能低功耗的DSP 處理器核VS_DSP、工作數(shù)據(jù)存儲器、為用戶應(yīng)用提供5 kB 的指令RAM 和0. 5 kB 的數(shù)據(jù)RAM、串行控制和數(shù)據(jù)接口、4 個常規(guī)用途的I /O 口、1 個UART、1

8、個高品質(zhì)可變采樣率的ADC 和立體聲DAC、1 個耳機放大器和地線緩沖器。 VS1003 通過一個串行接口接收輸入的bit 流，可作為一個系統(tǒng)的從機。輸入的bit 流被解碼，然后通過數(shù)字音量控制器到達(dá)1 個18 位過采樣多位 - DAC.VS1003通過串行總線控制解碼器，除了基本解碼功能，在用戶RAM 中還可以做其他特殊應(yīng)用，例如DSP 音效處理。 圖4 為播放器的VS1003 外圍硬件電路原理圖，其中，AVDD 為模擬正電源3. 3 V,CVDD 為數(shù)字正電源2. 5 V, IOVDD 為I /O 正電源3. 3 V,模擬地與數(shù)字地用0 電阻隔離。J1、J2均為3. 5 音頻插座，J1為音

9、頻輸出，J2為音頻輸入。 圖4 VS1003 外圍硬件電路 單片機通過對VS1003 存放器的寫入來設(shè)置VS1003 芯片，對VS1003 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，使其解碼。 3 軟件程序流程圖 單片機程序主要解決讀取CH375 數(shù)據(jù)，和寫入VS1003 存放器用于播放音樂兩個問題。其中，5 種功能分別與圖3 的5 個功能按鍵一一對應(yīng)。軟件程序流程圖如圖5 所示。 圖5 程序流程圖 4 結(jié)束語 如下圖，旨在將音頻處理功能從計算機剝離，拓展U 盤使用范圍，設(shè)計了針對U 盤音頻文件數(shù)據(jù)處理的播放器電路，并用C 語言編寫了相關(guān)程序。該電路主要由3 個模塊構(gòu)成，其中主控器選用增強型51 單片機STC12C5A60S2,語音解碼芯片采用芬蘭VLSI 公司的VS1003,而USB 設(shè)備接口芯片選用*沁恒公司的CH375,采用USB 主機方式，外