嵌入式MP3播放器的设计
基于BU9435的嵌入式MP3播放模块设计
基于BU9435的嵌入式MP3播放模块设计
。2 BU9435 简介BU9435 内部不仅集成系统控制器和MP3 音频解码器，而且还内置USB 存储／SD 卡主机功能，能够自动查找U 盘和SD 卡内的MP3 文件，并通过解码器播放出与CD 媲美的高音质音乐。以前有带USB 主机接口
的MP3 解码方案需要外接程序存储器或采用CPU、USB 控制器和MP3 解码器，现在仅需BU9435 便可实现。BU9435 的主要特性：USB 全速HOST 接口，SD 存储卡接口；带有可显示文件／文件夹编号、播放时间、艺术家名、标题
等ID3Tag 分析功能的MP3 解码器；内置有安装命令软件的系统控制器；
FATl6/FAT32 文件系统；独立工作／从属工作模式转换功能；I2C 总线接口；
4×3矩阵键盘扫描控制功能；7 通道LED 控制功能；抽样率自动转换功能；多
种均衡模式。图1 给出BU9435 的内部组成框图。
BU9435 的主要引脚功能：引脚1(RESETX)：复位端，低电平有效；引脚
2(SEL_SLAVE)：工作模式选择，高电平选择独立工作模式，低电平为从属模式；引脚3(SEL_MP3)：文件格式选择，高电平仅支持MP3 格式的文件，低电
平支持MPl、MP2 和MP3 格式的文件；引脚4(SEL_DOUT)：音频输出选择，
高电平为模拟音频输出，低电平为数字音频输出；引脚5(SEL_VOL)：音量控
制选择，高电平使能音量控制功能，低电平禁止音量控制；引脚
6(SEL_APLAY)：自动播放选择端，高电平禁止自动播放，低电平选择自动播放；引脚10~13：工作在独立模式时，10～13 引脚为矩阵键盘行输入端
嵌入式系统4-嵌入式系统设计-MP3播放器设计
嵌入式系统设计
MP3播放器设计
目录z硬件平台选择
z开发工具选择
z系统原理
z系统框架
z系统关键问题
硬件平台选择
z目前可以选择的硬件平台何其多！z如何选择合适的硬件平台
–MIPS
–ARM
z ARM7、ARM9、ARM10。。。
–Xscale
–Powerpc
–等等
硬件平台选择方式
z性能
–硬件平台测试
z建立原型系统，测试效率是否能满足要求–参考其他同类产品
z价格
软件平台选择z WinCE
z Linux
–嵌入式Linux
z商业版本
z开源版本
–普通Linux
z Vxworks
z无操作系统
z等等
什么情况下可以不需要操作
系统支持？
回答
z任务简单（逻辑简单）
z单任务（无需进程调度，多任务支持）
开发工具选择
z支持ARM的开发工具：
–ARM公司的ADS、SDT、Realview –台湾的Hitools
–美国的Metaware
–开源的GCC for ARM
Bootloader选择z ARMboot
z U-Boot
z Redboot
z Blob
z Lilo
z Grub
z自己开发的Bootloader
设计方法z状态机
z中断
z状态机＋中断
嵌入式程序的状态机写法z状态机方法在没有操作系统的嵌入式系统中是常用的方法。
z u-boot采用了状态机的方法。
switch(keyboard_state){
case wait_down:
if(any_key_down){
start_to_wait;
keyboard_state = delay_for_real_judge;
}
break;
case delay_for_real_judge:
嵌入式音乐播放器的设计与实现
嵌入式音乐播放器的设计与实现
随着科学技术的不断发展，生活中出现了越来越多的便捷化设备，而嵌入式音乐播放器正是其中之一。嵌入式音乐播放器的设计与实现是一项非常复杂的工作，需要具备一定的编程和硬件开发能力，同时还需要对音乐播放器的市场和应用场景有充分的了解。下面将详细介绍嵌入式音乐播放器的设计和实现过程。
一、需求分析
在设计嵌入式音乐播放器之前，需要先进行需求分析，明确其设计目标和功能要求。嵌入式音乐播放器的主要目的是实现音乐播放功能，同时还需要满足以下条件：
1.体积小，携带方便
2.播放效果好，音质清晰
3.具备大容量存储功能，可以存储大批量音乐文件
4.操作简便，易于上手
二、硬件设计
嵌入式音乐播放器的硬件设计是整个设计过程中最为关键的一环。硬件设计需要根据需求分析确定芯片、存储器、屏幕、输入输出接口等硬件配置，并进行电路板设计和测试。
1.芯片选择
由于体积小、功耗少是嵌入式设备的特点，因此嵌入式音乐播
放器需要选择一款功耗低、性能卓越的处理器芯片。例如可选用Cortex-M系列中的STM32F407VG微控制器。
2.存储器
嵌入式音乐播放器需要搭配存储容量大的闪存芯片，一般选择SD卡或EMMC闪存。同时，为了提高数据读取速度，还需要使
用高速存储器接口。
3.屏幕
屏幕是嵌入式音乐播放器的一个重要组成部分，选择一款品质
好的TFT液晶屏幕可以提供更好的视觉效果。
4.输入输出接口
嵌入式音乐播放器需要搭载各种输入输出接口，以方便用户连接。例如可以设计一个USB接口，支持数据传输和充电两种功能。
三、软件设计
嵌入式音乐播放器的软件设计可以分为几个部分，主要包括驱
基于嵌入式Linux的多媒体播放器设计
基于嵌入式Linux的多媒体播放器设计
嵌入式Linux是一种轻量级操作系统，被广泛应用于各种嵌入
式系统中。基于嵌入式Linux的多媒体播放器是一种功能强大
而灵活的解决方案，可以用于在嵌入式系统中播放各种媒体文件，如音频和视频。下面将介绍一个基于嵌入式Linux的多媒
体播放器的设计。
该多媒体播放器的设计主要包括以下几个方面：
1. 硬件平台选择：根据系统的需求和资源限制，选择适合的硬件平台来搭建多媒体播放器。考虑到嵌入式系统的资源有限性，选择一个低功耗、高性能的处理器，并搭配足够的内存和存储器来存放媒体文件。
2. Linux内核配置：根据硬件平台选择合适的Linux内核版本，并进行适当的配置，以支持多媒体播放器所需的功能。例如，配置音频和视频驱动程序、网络连接、文件系统支持等。
3. 多媒体解码器：为了能够播放各种格式的媒体文件，需要引入适当的解码器。这些解码器可以解码音频和视频文件，并将其转换为嵌入式系统可以播放的格式，如PCM音频和RGB
视频。
4. 用户界面：为了方便用户操作，需要设计一个友好的用户界面。可以通过图形界面或者命令行界面来与用户交互。用户界面应该能够提供各种功能，如打开媒体文件、播放、暂停、停止、调整音量等。
5. 文件系统支持：在嵌入式系统中，为了存放媒体文件，需要支持各种文件系统，如FAT32、ext4等。这样用户就可以通过外部存储设备或网络来导入媒体文件。
6. 网络支持：嵌入式Linux多媒体播放器可以支持网络连接，以便用户能够通过网络下载或者流媒体播放媒体文件。同时，也可以通过网络连接进行远程控制和升级。
一种嵌入式MP3音频点播系统的设计与实现
ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｔ ｃｕ ｅｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃｒ ｕ ｔ ｈ ｓ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｂ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｎ ｏ ａｉ ｎ ｕ ｈ ａ ｈ ｙ ｔ ｍ ｓ ｕ ｔ ｒ ， ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ｅ ｄ ｓｇ ｉ ｉ Ｔ ｉ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｗｉｅ ｙ ｕ ｅ ｎ ｍａ ｙ ｌｃ ｔ ｓ ｓ ｃ ｓ ｒ ｈ ｗａ ｃ ． ｏ
ＫＴｖ ｎｄ ａ ｄｉ ｌｓ ｒ ｏ ａ ｕ ｏ ｃａ ｓ ｏ ｍ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｔ ｒ ； ｅｖ ｒ ｐ ａ ｅ ；ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｍｉ ａ／ ｕ ｉ— ｎ ｄ ｍａ ｄ ｓ ｓｅ ；ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓ ｍ；Ｍｉ ｉ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅｗｏ ｋ ｓ ｒｅ ； ｌｙ ｒ ｒ ｃ ｓｏ ；ｔｒ ｎ ｌ ｄ ｏ ｏ — ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｅ ｎ— Ｇｕ
ｕ ｅ Ｐ３ ｐｌｙ ｔ ｕ ｏ Ｏｌｄ ｍａ Ｔｈｅ ｄ ｓｇ ｆｅ ｂ ｄ ｄ ＭＰ３ ｐ ａ ａｓ ｄ ｏｎ Ｍ ｉ ｉＧｕ ｓｐｒ ｓ ｎ ｅ ． ｓ ｐ ｐ ｒｐｒ ｖｄ ｓ ｓ ｄ Ｍ ａ ｏ ａ ｄｉ ｉ ｅ ｎｄ． ｅ ｉｎ ｏ ｍ ｅ ｄｅ ｌ ｙ ｂ ｅ ｎ — ｉｉ ｅ ｅ ｔ ｄＴｈｉ ａ ｅ ｏ ｉｅ
音 频 点 播 系统 可 广 泛 用 于卡 拉 Ｏ Ｋ厅 、 音教 室 和公 共 广播 等 场 所 。 语 关 键 词 ：网络 ； 务 器 ； 放 器 ；处理 器 ；终 端／ 频 点 播 系统 ； 入 式 系统 ； ｉｉ ｕ 服 播 音 嵌 Ｍ ｎＧ ｉ
嵌入式多媒体播放器的设计与实现
公司AT89C51SND1C 芯片作为主控芯片，通过硬件平台搭建和软件设计，将硬件MPEG
I/II-Layer 3 解码和USB 主控制器功能整合在一起，实现U 盘功能和MP3 的完美结合。
关键词：嵌入式系统；AT89C51SND1C；Flash；MP3 解码器；USB
1、引言
随着音频解码技术、存储器技术、mp3 高质量压缩技术等相关技术不断的发展以及人们
对消费电子产品需求的增加,MP3 新产品层出不穷,成为时尚潮流前沿的一个最佳载体。人们
可以用它休闲娱乐,也可以用它工作和学习。设计一款性价比优良的MP3 播放器具有实际
的应用价值[1]。随着 C 语言的发展和嵌入式系统技术的推广,在嵌入式系统低端应用中,
存在着大量的小型嵌入式应用系统。MP3 播放器的设计,就是典型的嵌入式系统应用。MP3
具有最基本的播放、选曲、音量控制、音效控制功能。当连接到计算机的USB 接口时，MP3
变成U 盘，可以向U 盘复制文件，文件包括MP3 歌曲文件和普通文件[2,3]。系统的功能结构
图如图1 所示：
2、系统设计相关技术
2.1 MP3 文件格式[4]
MP3 文件是由帧(frame)构成的，帧是MP3 文件最小的组成单位。MP3 的全称应为MPEG1 Layer-3 音频文件，MPEG(Moving Picture Experts Group)在汉语中译为活动图像专家组，
特指活动影音压缩标准，MPEG 音频文件是MPEG1 标准中的声音部分，也叫MPEG 音频层，它根据压缩质量和编码复杂程度划分为三层，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分别对应MP1、
嵌入式MP3播放器设计
基于AT89C51SND1C的MP3播放
器设计
1、概述
MP3作为高质量音乐压缩标准，正进入越来越多人的生活，给数字音频工业带来强劲的冲击。MP3技术音乐数据压缩比较大，回放质量较高。如将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式，音效相差无几，但大小至少可压缩12倍。
由于MP3音乐的较小数据量和近乎完美的播放效果，使MP3格式的音乐文件在网络上传输得以实现。1995年，采用MP3格式的音乐开始在网上传播时，主要是用类似Winamp的播放软件进行播放,使MP3音乐无法脱离计算机进行播放,给欣赏音乐带来不便。
1997－1998年间，韩国Saehan公司制造了世界上第一台便携式MP3播放器MP-F20(MPMan系列MP3播放器的第一款商业产品)。1998年8月，Diamond Multimedia公司在美国推出了Rio系列MP3随身听,正式启动了MP3播放器市场。随着技术的发展，人们对MP3播放器的要求也越来越高，因而制造商从各个方面提升其附加功能，扩大MP3播放器的适用领域。
随着MP3播放器的出现和市场的快速发展为微控制器(MCU)甚至MCU/DSP混合器件应用带来了新的机遇。许多半导体公司提供各种供MP3播放器使用的器件，包括解码器、数模转换器、模数转换器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用标准产品(ASSP)以及MCU/DSP混合器件等,这就为MP3播放器的选型、设计、开发提供了多种方案。
随着MP3播放器的激烈竞争，产品开发的发展以及技术的不断发展，一些芯片厂商已经推出了集成MP3解码及其它附加功能的微控制器MP3播放芯片，使MP3播放器向集成化方向发展。另外MP3播放器的附加功能也越来月具有吸引力，如将MP3中的储存器开辟为移动存储设备，增加了MP3录音、调频收音机、以及多种现场环境感觉功能的播放模式，可播放多种数字音乐格式(如
基于单片机的MP3播放器设计
基于单片机的MP3播放器设计
随着科技的不断进步，单片机技术的出现为现代电子产品设计带来了巨大的变革。如今，人们可以借助单片机将各种不同的功能集成到单一的设备中，实现复杂的功能。MP3播放器是现代生活中常见的电子设备，能够提供高质量的音频播放功能。本文将探讨如何基于单片机设计一个MP3播放器。
一、硬件设计
1、单片机选择：首先需要选择合适的单片机作为主控芯片。考虑到性能和价格因素，可以选择如STM32单片机作为核心控制器。
2、存储模块：为了存储音频文件，需要使用存储芯片或者SD卡等存储设备。例如，可以使用SPI接口的EEPROM芯片来存储音频数据。
3、音频解码模块：该模块负责将存储的音频数据转换成模拟信号，然后通过音频放大器驱动耳机播放。常见的音频解码芯片有炬力2588和炬力2589。
4、显示模块：为了方便用户操作和显示信息，可以选择LCD显示屏作为显示模块。它可以通过SPI或者并行接口与单片机通信。
5、按键模块：为了实现用户输入功能，可以设计一个按键模块。它可以通过GPIO接口与单片机通信。
二、软件设计
1、系统初始化：在系统上电后，需要先进行系统初始化，包括设置单片机的时钟频率、配置IO口、初始化存储模块、音频解码模块和显示模块等。
2、音频文件读取：通过存储模块读取存储的音频文件数据，然后通过音频解码模块将数据转换成模拟信号，最后通过音频放大器驱动耳机播放。
3、用户操作：通过按键模块实现用户操作，如播放/暂停、上一曲/下一曲、音量调节等。同时，在显示模块上显示当前播放状态、播放进度等信息。
嵌入式系统课程设计音乐播放器
课程设计说明书
课程设计名称：嵌入式系统课程设计
课程设计题目：音乐播放器
学院名称：信息工程学院
专业：计算机科学与技术班级： 090451 学号： 09045102 ：
评分：教师：
2012年 11月 30 日
摘要：1
第一章课程设计要求和容2
1.1设计目标和要求2
1.2 设计容2
第二章开发工具介绍3
第三章系统设计与实现4
3.1 宿主机开发环境配置4
3.2功能分析与方案论证5
3.2.1 功能分析5
3.2.2 可行性分析5
3.3 需求分析5
3.４详细设计6
3.4.1 系统的功能模块设计6
3.4.2 界面窗口模块详细设计与实现6
3.4.5MP3 文件播放控制模块详细设计与实现9
3.4.6 主要程序文件（代码见附录）12
第四章调试分析12
第五章设计总结12
主要参考文献：13
附录(流程图、源代码)：14
附录1 相关流程图14
附录2 系统运行效果16
附录3 程序源代码17
音乐播放器
摘要：
随着用户要求的不断提高，越来越多的嵌入式设备使用功能强大、价格低廉的嵌入式Linux作为操作系统并开始采用较为复杂的图形用户界面。Qt以其强大的功能、良好的可移植性逐渐成为一种被广泛使用的GUI系统。正是由于嵌入式操作系统与其相应图形用户界面的不断发展，嵌入式软件的开发显得越来越重要，其中嵌入式媒体播放器由于能够满足人们的视听享受已经逐渐成为了系统中不可或缺的重要组成部分，在嵌入式系统上开发媒体播放器已经成为了一个技术热点，当前许多嵌入式产品中都包含媒体
播放器。因此在基于Qt的嵌入式Linux系统中实现媒体播放器具有深刻的意义和实用价值。本次课程设计运用Qt技术在Linux下进行GUI设计，以一个图形界面为例，运用QT creator软件编程，实现一个简单的音乐播放器。此播放器能够播放本地的音频文件，在功能方面，它具备一些基本的音乐操作处理功能，如暂停、播放、音量调节、停止等，此外，界面还能显示歌曲信息，比如显示播放列表，播放的时候能够通过按钮来实现歌词显示的功能。
基于嵌入式系统的MP3设计方案
基于嵌入式系统的MP3设计方案
微控制器MCU 选用S3C2440芯片
按键用于输入控制有六个，按键功能：播放/暂停；上一首；下一首；音量加；音量减；保留键。按键通过通用I/O 总线与MCU 相连。
LCD 屏用作显示输出，选用LQ035Q7DB02的TFT 液晶屏，尺寸3.5英寸，分辨率240x320.
电源采用电池供电，用串联电阻分压的方式得到需要的工作电压。 DAC 数模转换器选用DAC0832芯片,20引脚，8位DAC 分辨率。 USB 接口可接USB 设备或供电
SD 卡用于存放音乐文件，9引脚，尺寸32mmX24mmX2.1mm
人员任务分配：做硬件部分——蒋翊伟
做解码，操作系统部分——默伟
做控制软件部分——殷德云
整体参与，机动调整，调试测试——张润业
硬件层
PCB 上有LCD 屏接口电路，SD 卡接口电路，电池供电电路，通用音频接口电路，USB 接口电路，按键控制电路，S3C2410与DAC 连接电路等。
软件层
需要写的软件程序有：LCD 控制程序，按键控制程序，USB 驱动程序，SD 卡驱动程序，MP3解码程序。
系统层
操作系统选用嵌入式Linux ，需要对其进行移植。操作系统管理硬软件资源，音乐文件的读取。 MCU DAC 音频设备 USB 按键 SD 卡
电源 LCD 屏
基于嵌入式系统的mp3音乐播放器 (1)
基于嵌入式系统的MP3音乐播放器
本文介绍了基于ARM7嵌入式系统平台设计的一款带有文本阅览功能的多媒体音乐播放器。它能正确识别并显示存储在SD存储卡内的音频文件，并可通过液晶屏浏览存储在存储卡内的TXT 文档。该播放器选用具有出色音频解码能力的VS1053解码芯片，它支持320 Kb／s的MP3或256 Kb／s的WMA 音乐文件的播放。同时操作简单便捷，具有友好的人机界面。
一、系统硬件设计
系统主要由主控制器LPC2138、音频解码芯片VS1053、存储设备SD卡、显示设备OCM12864、输入设备键盘和系统供电电源组成。系统组成框图如图1所示。
SD卡存储器
液晶文本显示
LPC2138
音频解码芯片
VS1053键盘
功放输出图1 系统组成框图
主控系统LPC2138是支持实时仿真和跟踪的16／32位ARM7TDMI-STM CPU，并带有64 KB RAM 和512 KB的高速FLASH存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最高时钟速率下运行。ARM7体系为32位构架，它在处理数据时相对于8位单片机效率明显提高，在处理文件系统所需要的大量的长整形数据的乘除运算时这种优势更为明显。同时它的硬件SPI，SSP总线控制器可以
使控制器方便的与外部扩展设备进行连接。它的性价比较高，很适合作为数字音乐播放系统的主控制器使用。
VS1053是VLSI Solution Oy公司生产的高性能、低功耗的以VS—DSP为内核的一款音频解码芯片，可轻松解码MP1，MP2，MP3，WMA，IMA ADPCM，General Midi 1，0gg Vorbis，LC—AAC和HE—AAC等音频格式的文件，片内集成有16 KB RAM。该芯片具有高信噪比DAC，功耗更低，并具有环绕立体声调节和高低频渲染等功能。采用VS1053芯片可以在不提高CPU 主频的情况下实现320 Kb／s的MP3文件或256 Kb／s的WMA文件的音频解码工作，并且音质上有了明显的提高，信噪比可达9O dB 以上。
嵌入式音频播放系统
2.2 存储模块
存储模块由一片64 MB的SDRAM和两片16 MB的Flash组成， 可为系统提供足够的存储空间。Flash存储器是一种可在系统电 擦写，掉电后信息不丢失的存储器。与Flash存储器相比， SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但存取速度大大高于 Flash存储器，且具有读／写特性。因此系统中SDRAM主要用 作程序的运行空间、数据及堆栈区。
应用程序主要分为主程序mainplay．c和Mp3play，Ftplib， Song_select，Song_list，Config_data这5 个模块。mainplay．c 主要用于生成主界面和下级界面、各菜单的管理、接收和传递用 户的请求，并调用各模块完成相应的任务。设计中采用 MilaiGUI 实现界面编程。MiniGUI是一个图形用户界面支持系统，键盘和鼠 标动作，产生由应用程序不断轮询的事件，这些事件发送到具有 焦点的窗口，而且应用程序把这些事件交由与该窗口联系的例程 来处理。<minigui／minigui．h>，<minigui／comm．．h> 和 <minigui／window．h>是所有的MiniGUI应用程序都必须包括的头 文件。MiniGUI程序的入口点为 MiniGUIMain，即： int MiniGUIMain (int argc, const char* argv[])
2 系统硬件设计
MP3播放器的设计
摘要
随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也随之提高，它的应用也越来越广泛。同时现在基于ARM-Linux嵌入式MP3播放器的设计是比较流行的一种设计，它能够很好的节约成本，而且使用方便便于携带。因此，有很好的发展前景。
本文提出了一种基于嵌入式ARM处理器硬件平台的MP3播放器设计方法。此播放器采用ARM体系结构中的ARM9作为系统控制器,利用外围设备USB通用串行接口下载MP3歌曲,用flashcard存贮MP3文件。用UML描述了嵌入式MP3播放器界面的开发过程。主要对MP3做了各个方面的功能分析，对硬件设计、软件设计、软件实现、系统编译、移植等方面做了介绍。
系统的主要部分是音频编码与解码，这是系统设计的核心。MP3播放器设计的突出问题就是硬件控制和软件控制，另外还有硬盘控制、键盘控制、液晶显示，这些控制都是基于一块芯片。基于ARM的MP3播放器设计的软件体系结构采用分层模式，它包括软件层、硬件层、驱动层、操作系统层、及MP3播放器应用层。
本文从软件的分层介绍和硬件集成入手，利用了嵌入式系统软硬件一体化，可裁剪性，适用于应用系统。基于S3C2410的系统硬件设计平台，利用Linux操作系统对S3C2410处理器的支持来介绍MP3播放器的设计。
关键词：播放器，高级精简处理器，嵌入式，操作系统，音频编码与解码
Abstract
With the information,intelligence,network-based development,embedded systems technology have also improved its application has become increasingly widespread.At the same time,now the embedded ARM-Linux-based MP3player design is more and more popular design,it can save the cost and easy to carry and easy to use.Therefore,it is a very good development prospects.
基于S3C2410的嵌入式多通道MP3的研究与设计
２１ 总体 框 架 设 计 ． 作 为一 个 嵌 入 式 系 统 ，开 发 的 一 个 显 著 优 点 就 是 软 硬 件 的 可 剪裁 性 。 确 保 有 一 个 稳 定 的 最 小 系 统 以后 ， 根据 需 要 对 外 在 再 围 的 芯 片 进 行 扩 展 。 此 多 通 道 ＭＰ ３播 放 器 的 核 心 Ｓ Ｃ 是 ｏ ￥ Ｃ ４ ０ 功 能 强 大 的 Ａ Ｍ９处 理 器 ， 具 备 一 般 嵌 入 式 芯 片 ３ ２１， Ｒ 除 所 具 有 的总 线 、 Ｄ ＡＭ 控 制 器 和 ３路 Ｕ Ｒ Ｓ Ｒ Ａ Ｔ等 外 设 之 外 。还 具
《 业控 制计 算 机 ｝ ０ ０年 第 ２ 工 ２１ ３卷 第 ９期
６ ７
基于 ￥ Ｃ ４ ３ ２ １ ０的嵌入式多通道 ＭＰ ３的研究与设计
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｆ Ｍｕｔ— ａ ｎ ｌ ｏ ｍｂ ｄ ｄ ｓ ａ ｃ ｎ ｓｇｎ ｏ ｌ—Ｃｈ ｎ ｅｓ ｆ Ｅ ｉ ｅ ｄｅ ＭＰ ｌｙ ｒ Ｂ ｓ ｄ ｏ ３ ４ ３ Ｐａ ｅ ａ ｅ ｎ Ｓ Ｃ２ １ ０
ｐａ 。 最后 利 用 基 于 Ｑｔ ＧＵＩ 行 界 面设 计 ， 现 功 能完 整 的 ｌ ｙ 的 进 实 多 通 道 ＭＰ ３播 放器 。
基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器
基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器
概述
本文介绍了一个基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播
放器的设计与实现。该播放器使用了ALSA音频库和mad音频解码库
来实现音频解码和播放功能。播放器可以通过USB、SD卡或网络接
口播放存储在外部存储介质上的MP3音频文件，并支持播放进度显示、音量控制和循环播放等功能。
硬件设计
本系统的硬件平台采用树莓派3B+单板计算机，该板载嵌入式ARM处理器能够运行Linux操作系统，而且集成了多种接口，如USB、SD卡、音频输入输出口等。连接到树莓派3B+的外部硬件部分主要
有音频解码器、显示屏幕、音量控制电路、按键电路和电源管理电
路等。其中，音频解码器使用mad库进行音频解码，显示屏幕使用OLED显示屏，音量控制电路使用数字电位器实现，按键部分采用矩
阵按键电路设计。
软件设计
本系统的软件设计包括Linux系统优化、应用程序开发和驱动
程序编写。在Linux系统优化方面，我们针对该系统的硬件和应用
特点进行了一系列的优化，包括文件系统的挂载方式、系统启动脚
本的设计和用户程序的自启动等方面。在应用程序开发方面，我们
使用C语言编写了一个多媒体播放器应用程序，在该程序中使用了ALSA库和mad库进行音频解码和播放，同时还实现了音量控制、进
度条显示、播放循环等功能。在驱动程序编写方面，我们开发了包
括GPIO、I2C、SPI、UART等在内的多种设备驱动程序，以保证外设正常工作。
总结
本文介绍了一个基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器的设计与实现。该系统采用树莓派3B+作为硬件平台，使用ALSA音频库和mad音频解码库实现音频解码和播放功能，同时还支持音量控制、进度条显示、播放循环等功能。该系统具有体积小，功能强大，方便携带和操作等特点，适用于广泛的应用场景。
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嵌入式MP3播放器的设计
1 系统概述
本文采用STM32系列微控制器，结合解码芯片VS1003、SD卡、LCD等外围设备设计并实现了MP3播放器。其主要功能有:播放VS1003支持的所有音频文件，如MP3、WMA、WAV文件，且音质非常好；通过触摸屏实现按键功能，控制播放上一首/下一首、音量增减等；通过LCD显示歌曲名字和播放状态；本系统还实现了读卡器功能，PC机可通过USB接口直接对开发板上的SD卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。
MP3播放过程是STM32通过SPI1接口将数据从SD卡中取出，然后通过SPI2接口送至解码芯VS1003解码播放。这里解码模块单独使用一个SPI接口，以减小干扰和噪声、提高音质。
2 系统硬件设计方案
本系统在硬件上分为6个模块: 微控制器STM32F103、解码模块VS1003、存储模块SD卡、触摸屏、USB接口和显示屏LCD。系统硬件框架如图5所示。
VS1003
STM32
图5 系统硬件框架图
2.1 存储模块设计
SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。SD卡支持两种总线方式: SD方式与SPI方式。其中SD 方式采用6线制，而SPI方式采用4线制，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。可用不同的初始化方式使SD卡工作于SD方式或SPI方式。
在本设计中，音频数据MP3文件是以SD卡为载体。所以在电路设计中必须含有读取SD卡模块。该系统使用STM32内部接口SPI1与SD卡进行通信，下面介绍其引脚连接情况。
PE3:低电平有效，连接到SD卡的片选引脚CD/DAT3。SPI在和SD卡进行通
信时，需要将PE3拉低才能对SD卡进行操作。
PA7:映射为STM32内部接口SPI1的主输出从输入(MOSI)信号线。这里
STM32是主设备，SD卡是设备。数据流的传输方向是从STM32传输给SD卡。该信号线用于传输一些控制命令来完成SD卡的操作，如读、写等。
PA5: 已连接到STM32内部接口SPI1的时钟(SCL K)信号线。可设置SPI的时钟频率来调整读取SD卡数据的快慢。
PA6:已连接到STM32内部接口SPI1的主输入从输出(MISO)信号线。数据的传输方向是从SD卡传输给STM32，主要返回SD卡的一些状态、内部寄存器值等。
PC12 :用于检测SD卡是否完全插入。当SD卡完全插入时，PC12为低电平，否则为高电平。
2．2 音频解码模块设计
音频解码模块完成MCU从SD卡里读取的数字MP3音频数据流进行解析、并转化成模拟信号进行输出。在这里，系统使用VS1003音频解码芯片来实现音乐数据流的解析。VS1003是由芬兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA音频解码芯片，其拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核VS_DSP，5K的指令ROM，0.5K的数据RAM，串行的控制和数据输入接口，4个通用I/O口，一个UART口，同时片内带有一个可变采样速率的ADC、一个立体声DAC以及音频耳机放大器接口。VS1003与核心控制器MSP430F149的数据通信是通过SPI总线方式进行的。VS1003主要通过串行命令接口(SCI)和串行数据接口(SDI)来接收MSP430F149控制器的控制命令和MP3的数据。通过XCS、XDCS引脚的置高、置低来确认是哪一个接口处于传送状态。对于VS1003芯片的功能控制，如初始化、软复位、暂停、音量控制、播放时间的读取等，均是通过SCI写入到特定寄存器的内容来实现的。两条SCI指令之间要通过DREQ引脚信号判断上次处理是否完成。
该系统使用STM32内部接口SPI2 与VS1003 进行通信，下面介绍其引脚连接情况。
PA3 ：VS1003 的中断请求引脚。当VS1003 内部数据已处理完毕，需要新的数据时，将DREQ拉高。STM32根据这个信号来给VS1003 发送新的数据流。
PB13 : 已连接到STM32内部接口SPI2 的时钟(SCL K)信号线。
PB14 :已连接到STM32内部接口SPI2 的主输入从输出(MISO)信号线。这里STM32是主设备，VS1003是从设备。数据流的传输方向是从VS1003 传输给STM32。主要用于读取VS1003的一些状态和内部寄存器值，比如寄存器测试返回的内部寄存器的值。
PB15:已连接到STM32内部接口SPI2的主输出从输入(MOSI)信号线。这里STM32是主设备，VS1003是从设备。数据流方向是从STM32传输给
VS1003，主要传输给VS1003一些控制命令、MP3/ WMA 数据流等。
PA1:低电平有效，如果拉低该引脚，那么通过SPI 传输的是控制信号。控制信号包括读写VS1003的内部寄存器、对VS1003进行初始化、设置左右声道音量等。
PA2:低电平有效，如果拉低该引脚，那么通过SPI 传输的是数据信号。比如在向VS1003 传输MP3/ WMA 的数据流时需要拉低该引脚。
PA0 :低电平有效，拉低该引脚则硬件复位VS1003。
2．3 液晶显示模块设计
LCD3310芯片是一个48行84列的液晶显示器主要模块。其内存带有低功耗
PCD8544的CMOSLCD控制驱动器，串行输入速度最高可达4. 0Mbits/S，而且所有必须的显示功能集成在一块芯片上，包括LCD电压及偏置电压发生器，所以LCD3310是一款低功耗的液晶显示器。为了让LCD3310液晶能够显示4行12* 12的汉字，系统开辟了一个6* 84字节的缓冲区，要写液晶时，就不用直接写
LCD3310的静态DDRAM了，可以先写系统为它开辟的数据缓冲区，最后再刷新修改的部分就可以显示出要显示的内容，LCD3310与主控制器是SPI接口方式。
3 系统软件设计方案
3.1 MP3播放器软件系统流程原理
系统启动后，先初始化硬件模块。由MCU通过FAT32文件系统接口读取SD 卡的一些基本信息，如容量、扇区大小、FAT表及根目录所在的启始扇区等。通过获得这些信息后，就可以找出SD卡是否有我们可以播放的音乐文件。若有音乐文件，微处理器将通过SPI总线方式读出该文件的音频信息，并将歌曲的码流信息送入到VS1003芯片中，通过VS1003芯片解码以及其内含的高质量的立体DAC和耳机驱动电路，实现MP3歌曲的播放功能。在触摸键的控制下，通过LCD3310中菜单选项的选择，实现对歌曲选择及音量控制等功能;在播放的同时，LCD3310上显示的信息除歌曲名称信息外，还包括进度和音量等信息。
由于SPI1 读取SD卡文件的速度远超过VS1003播放数据流的速度，因此VS1003 在播放来自SPI2的数据流期间，SPI1能从SD 卡中读取下次播放所需的数据，不会产生声音不连续的情况。由于使用了2 个SPI接口，相互之间无干扰，且提高了文件系统的效率，因此本系统能得到非常高品质的音乐。
如图6是MP3播放器的软件系统流程图。下面介绍软件的核心模块。
(1)SD模块
SD模块主要提供SD 卡驱动以及对FAT 文件系统操作的函数，FAT 文件系统支持长文件名。该模块主要含有2个文件msd.c和fat16.c 。下面分别介绍其主要函数的功能。
（1）msd.c
该文件用于提供SD 卡的驱动，主要包括以下函数。
SPI_ Config : 配置与SD 卡相连接的SPI1 及相关GPIO。
MSD_Init :初始化SD 卡通信。
Get_Medium_Characteristics :获取SD 卡的容量和块大小等相关信息。
MSD_GoIdleState :令SD 卡处于空闲态。
MSD_SendCmd :向SD 卡发送命令。
MSD_GetResponse :从SD 卡获取响应。
MSD_GetStatus :获取SD 卡的状态。
MSD_WriteBlock :向SD 卡写入1 个块的数据。
MSD_ReadBlock :从SD 卡读取1 个块的数据。
以下是函数MSD_ReadBlock 的实现：
u8 MSD_ ReadBlock ( u8 * pBuffer ，u32 ReadAddr ，u16 NumByte ToRead) { u32 i = 0 ;
u8 rvalue = MSD_RESPONSE_FAILURE;
MSD_CS_LOW() ; / / 拉低片选信号，选中SD 卡