基于STM32F單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計(jì).doc

STM32單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于的大容量音樂播放器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 曹利鋼 所在學(xué)院： 機(jī)械電子工程 專業(yè)班級(jí)： 14自動(dòng)化2班 姓名： 張志浩 學(xué)號(hào)： 114040200227 聯(lián)系電話：實(shí)踐時(shí)間： 2017年5月30日 目錄一 引言 .1二 系統(tǒng)整體概述設(shè)計(jì).1三 硬件設(shè)計(jì)3.1控制器.23.2電源.33.3 PCM1770音頻播放模塊.43.4 SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊.43.5 W25Q32數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和OLED顯示模塊.43.6按鍵控制.5四 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件.64.2軟件設(shè)計(jì)流程圖.7五 程序設(shè)計(jì).8六 課程小結(jié).12摘要：采用具有內(nèi)核的等芯片進(jìn)行相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)，使用進(jìn)行固件程序和驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，設(shè)計(jì)了一種基于的協(xié)議的讀卡器該讀卡器支持符合規(guī)范的接觸式卡。實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)可以提高智能卡系統(tǒng)的通信速度和中斷響應(yīng)速度。關(guān)鍵詞：；協(xié)議；1. 引 言 隨著社會(huì)的快速發(fā)展，現(xiàn)今社會(huì)生活緊張，而欣賞音樂是其中最好的舒緩壓力的方式之一，音樂成了我們生活工作中的一個(gè)重要的部分。位次我設(shè)計(jì)了一個(gè)基于的大容量音樂播放器。二 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概述 基于PCM1770芯片播放器三 硬件設(shè)計(jì) 3.1控制器15 STM32F105互聯(lián)型系列微處理器使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內(nèi)核。工作最高頻率為72MHZ，內(nèi)置256K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM。豐富的I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。包含標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口（2個(gè)IIC接口，3個(gè)SPI接口，2個(gè)IIS接口，1個(gè)USB OTG 全速接口，5個(gè)USART接口和2個(gè)CAN接口），2個(gè)12位的ADC和4個(gè)通用的16位定時(shí)器。它具有高性能、低功耗、低電壓等特性，同時(shí)還具有高集成度和易于開發(fā)的特點(diǎn)，使該系列產(chǎn)品成為小型項(xiàng)目和作為完整平臺(tái)的理想選擇。STM32的使用需要一個(gè)最小系統(tǒng)，包括晶振電路，復(fù)位電路。1)晶振電路的設(shè)計(jì)：晶振電路用于向處理器提供工作時(shí)鐘。本系統(tǒng)使用72MHZ無源晶振作為系統(tǒng)的主振蕩器。晶振的負(fù)載電容應(yīng)當(dāng)按照要求選取， 電容不正確可能導(dǎo)致晶振起振緩慢甚至不起振，這將影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)：采用簡單的“RC+按鍵”復(fù)位形式，該復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位 。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，按鍵復(fù)位是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與電源接通而實(shí)現(xiàn)的。 3.2電源 本系統(tǒng)所需要的硬件輸入電源為3.3V, 采用AS1 l173.3穩(wěn)壓芯片來提供,輸入電壓范圍是4.75V-10V,輸出電壓3.3V。在使用過程中用5V電源供電即可。 3.3 PCM1770音頻播放模塊 DAC芯片選擇德州儀器的PCM1770PWR芯片提供音頻播放功能，它是具有耳機(jī)放大器的 24 位低功耗立體聲音頻 DAC(解碼器)?？芍С止I(yè)標(biāo)準(zhǔn)音頻數(shù)據(jù)格式，包括標(biāo)準(zhǔn)模式、I2S飛利浦標(biāo)準(zhǔn)、MSB對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)?？芍苯域?qū)動(dòng)耳機(jī)，具有軟件控制音量大小，芯片模式和模擬語音合成等功能。PCM1770的I2S共4路信號(hào)，I2S_SD 串行數(shù)據(jù)用來接收2路左右聲道時(shí)分復(fù)用通道的數(shù)據(jù)、I2S_WS 字選（左右聲道選擇）從模式下作為輸入、I2S_CK 串行位時(shí)鐘 從模式下作為輸入、I2S_MCK 主時(shí)鐘 PCM1770工作需要的時(shí)鐘。PCM1770的SPI共三路信號(hào)，SPI2_CS 接口片選、SPI2_SD 數(shù)據(jù)接收、SPI2_CLK 時(shí)鐘信號(hào)。本系統(tǒng)中處理器通過I2S接口（處理器帶有I2S接口）傳送音頻信號(hào)到PCM1770，由它進(jìn)行解碼輸出到音頻座。處理器通過SPI接口訪問PCM1770的寄存器，實(shí)現(xiàn)配置和控制功能。如圖1所示。 3.4 SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊SD卡（Secure Digital Memory Card）安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，它被廣泛地于便攜式裝置上使用。SD卡具有大容量、高性能、安全等多種特點(diǎn)的多功能存儲(chǔ)卡 。SD卡支持兩種接口訪問模式，SDIO模式和SPI模式。本系統(tǒng)選擇kingston 8G的SD卡，采用SPI模式通訊。3.5 W25Q32數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和OLED顯示模塊 本系統(tǒng)選擇型號(hào)為CT242864PMY的OLED屏以及16Mbit的串行FLASH存儲(chǔ)芯片W25Q32，OLED(Organic Light Emitting Display)有機(jī)發(fā)光二極管顯示面板，是一門相當(dāng)年輕的顯示技術(shù)。它利用有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生發(fā)光來實(shí)現(xiàn)顯示。與LCD相比有很多優(yōu)點(diǎn)，超輕、超薄、高亮度、大視角、像素自身發(fā)光、低功耗、高清晰等等。CT242864PMY與一般LCD接口相似，包括數(shù)控選擇D/C、讀寫選擇W/R、復(fù)位和8個(gè)并行數(shù)據(jù)傳輸位。W25X系列FLASH存儲(chǔ)器可以為用戶提供存儲(chǔ)解決方案，具有PCB板占用空間少，引腳數(shù)量少，功耗低等特點(diǎn)。與不同串行FLSH相比，使用更靈活，性能更出色。它非常適合做代碼下載應(yīng)例如存儲(chǔ)聲音，文本和數(shù)據(jù)。工作電壓在2.7V-3.6V。在這里選擇W25Q32型號(hào)，存儲(chǔ)容量為4M，存儲(chǔ)漢字和字母，供OLED顯示屏使用。如圖3所示。3.6按鍵控制本系統(tǒng)中選擇普通三個(gè)四角按鍵作為控制輸入端，可以控制播放、暫停、音樂選擇、聲音調(diào)節(jié)等。四 軟件設(shè)計(jì) RealView MDK開發(fā)套件源自德國Keil公司，是ARM公司目前最新推出的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具, 支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核處理器.本次設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)是建立在MDK Vision4之上的。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括應(yīng)用層的主程序和驅(qū)動(dòng)層的PCM1770音頻、W25Q32漢字存取、OLED顯示、SD卡和FatFS文件系統(tǒng)、按鍵模塊。 4.1 軟件1）為了能夠?qū)崟r(shí)在OLED屏幕上顯示所播放音樂的名稱，必須將數(shù)字、字母、漢字以及圖形符號(hào)所對(duì)應(yīng)的的OLED顯示碼（16*8或者16*16點(diǎn)陣）存于W25Q32。這里是按照國標(biāo)GB2312-80中規(guī)定的區(qū)位碼的順序存儲(chǔ)。由于處理器的FLASH為256K，要存儲(chǔ)區(qū)位碼中所有漢字圖形可以分兩次燒錄存儲(chǔ)。在每次使用時(shí)根據(jù)機(jī)內(nèi)碼與區(qū)位碼的對(duì)應(yīng)規(guī)則調(diào)用。第一步：將區(qū)位碼轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼。兩區(qū)位碼改寫成十六進(jìn)制前兩位是區(qū)碼，后兩位是位碼。將十六進(jìn)制數(shù)加2020H得到的就是國標(biāo)碼。第二步：國標(biāo)碼轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)碼。將所得到的國標(biāo)碼加8080H，就可得機(jī)內(nèi)碼。2）FatFS是一個(gè)通用的文件系統(tǒng)模塊，用于在小型嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)FAT文件系統(tǒng)。 FatFs 的編寫遵循ANSI C，因此不依賴于硬件平臺(tái)。它可以嵌入到便宜的微控制器中，如 8051, PIC, AVR, ARM 等等。本系統(tǒng)將通過FatFS文件系統(tǒng)訪問SD卡文件。FatFs模塊為應(yīng)用程序提供了部分函數(shù)，在此基礎(chǔ)上再編寫遍歷文件等函數(shù)即可滿足應(yīng)用。3）處理器STM32F105的I2S接口為主模式和16bitMSB 對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)，PCM1770為從設(shè)備模式和MSB對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)。SPI2接口（訪問PCM1770寄存器接口）為主模式和數(shù)據(jù)傳輸從MSB位開始。4.2軟件設(shè)計(jì)流程圖 處理器上電后先配置各模塊的GPIO接口并初始化，通過FatFS文件系統(tǒng)遍歷SD卡中音頻文件并將文件名存儲(chǔ)。從W25Q32中讀取上次停止時(shí)正在播放的音樂文件顯示在OLED屏幕，準(zhǔn)備播放。在主程序大循環(huán)中有兩個(gè)工作，第一判斷正在讀取的文件是否讀取完成，第二判斷是否有按鍵按下。處理器采用中斷的方式通過I2S接口播放音頻文件。五 程序設(shè)計(jì) 1、初始化的一般流程如下： （1）硬復(fù)位，xReset = 0; （2） 延時(shí)，xDCS、xCS、xReset置1； （3）等待DREQ為高； （4）軟件復(fù)位：SPI_MODE = 0x0804;（5）等待DREQ為高（軟件復(fù)位結(jié)束）； （6）設(shè)置VS1003的采樣率：SPI_AUDATA = 0xBB81,采樣率，立體聲; （7）設(shè)置重音：SPI_BASS = 0x0055; （8）設(shè)置音量：SCI_VOL = 0x2020; （9）發(fā)送4個(gè)字節(jié)無效數(shù)據(jù)，用以啟動(dòng)SPI發(fā)送；2、 播放MP3的一般流程如下： （1）打開一個(gè)指定的MP3文件； （2）發(fā)32個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到VS1003； （3）檢測(cè)DREQ，當(dāng)DREQ為高時(shí)發(fā)下一個(gè)32字節(jié)的數(shù)據(jù)； （4）是否發(fā)完32個(gè)字節(jié)，否，則回到第3步; （5）是否發(fā)完打開的MP3文件，否，則回到第2步； （6）關(guān)閉打開的MP3的文件；讀寫函數(shù)如下： u16 Vs1003_REG_Read(u8 address);/讀寄存器 void Vs1003_DATA_Write(unsigned char * buf);/寫數(shù)據(jù) void Vs1003_CMD_Write(u8 address,u16 data);/寫命令 void Vs1003_Init(void); /初始化VS1003 void Mp3Reset(void); /硬復(fù)位 void Vs1003SoftReset(void); /軟復(fù)位 void set1003(void); /設(shè)置VS1003的音量,播放模式等 void VsRamTest(void); /RAM測(cè)試 void VsSineTest(void); /正弦測(cè)試 u16 GetDecodeTime(void); /得到解碼時(shí)間 u16 GetHeadInfo(void); /得到比特率 void ResetDecodeTime(void);/重設(shè)解碼時(shí)間 void LoadPatch(void); /加載頻譜分析代碼 void GetSpec(u8 *p); /得到分析數(shù)據(jù)TFT顯示屏驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)TFT顯示屏實(shí)際上就是對(duì)ILI9320驅(qū)動(dòng)IC的操作。對(duì)ILI9320的初始化操作如下：（1）向ILI9320控制器寫入0x00.（2）如果返回的數(shù)據(jù)為不是0x9320,則驅(qū)動(dòng)IC不是ILI9320，停止初始化。（3）如果返回的數(shù)據(jù)為0x9320,則向相應(yīng)的寄存器寫入默認(rèn)的數(shù)據(jù)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)IC。（4）拉低片選信號(hào)CS，再寫R22h寄存器，接著寫入要寫的數(shù)據(jù)。（5）寫結(jié)束后再將CS拉高。TFT顯示屏的讀寫函數(shù)如下：externvoidTFT_Write_Start(void);/寫開始externvoidTFT_Write_End(void);/寫結(jié)束externvoidTFT_SetGRAMHVA(u16x0,u16y0);/設(shè)置GRAM的最初地址externvoidTFT_SetGRAMArea(u16HSA,u16HEA,u16VSA,u16VEA);/設(shè)置一個(gè)GRAM顯示區(qū)域externvoidTFT_init(void);/TFT顯示屏初始化/externvoidTFT_Test_Square(u16x0,u16x1,u16y0,u16y1,u16Color);externvoidTFT_Clear(u16x0,u16x1,u16y0,u16y1,u16Color);/清屏函數(shù)externvoidDrawOnePixel(u16x,u16y,u16Color);/畫點(diǎn)函數(shù)externvoidWrite_Asc8x16E(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u16W_Char);/8*16英文字符externvoidWrite_Asc12x24E(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u16W_Char);externvoidWrite_Asc12x24E_String(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u8*W_String);externvoidWrite_Asc20x40E(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u16W_Char);externvoidWrite_GB16(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u8*W_Char);/16*16中文字符externvoidWrite_GB_16_And_Asc8x16E(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u8*W_String);externvoidWrite_GB_24_And_Asc12x24E(u16x,u16y,u16TextColor,u16BackColor,u8*W_String);externvoidDisplay_Picture(u16x,u16y,u16Width,u16Height,u16*Picture);/顯示圖片SD卡驅(qū)動(dòng)程序1、驅(qū)動(dòng)模選擇SD卡上電時(shí)，如果CS接地，SD將進(jìn)入SPI模式，CS接高電平，將進(jìn)入SDBUS模式。在SDBUS模式時(shí)，發(fā)送CMDOSD卡不會(huì)回應(yīng)，在SPI模式時(shí)，發(fā)送CMD0,SD卡能回應(yīng)R1信息。2、初始化SD卡進(jìn)入SDBUS模式后，發(fā)送CMDO復(fù)位SD卡。由于處于SDBUS模式，SD卡此時(shí)不會(huì)回復(fù)信息。發(fā)送命令的時(shí)候需要注意SD卡命令狀態(tài)，不同的狀態(tài)只能響應(yīng)待定的命令，下面為初始化命令發(fā)送流程：（1）CMDO復(fù)位卡。（2）CDM55用戶命令。（3）CMD41SD卡工作電壓設(shè)置命令。（4）CMD2從默認(rèn)地址獲取SD卡ID。（5）CMD3獲取一個(gè)新地址。（6）CMD9從新地址讀取SD卡ID。（7）CMD7選擇新地址的SD卡為有效卡。（8）CMD55用戶命令。（9）CMD6設(shè)置數(shù)據(jù)位寬。（10）CMD16設(shè)置BLOCK長度。（11）CMD13讀取當(dāng)前SD卡狀態(tài)。（12）初始化完成。3、發(fā)送SD卡支持的操作命令不同的SD卡所支持的命令稍有不同，但基本命令都是支持的。詳細(xì)支持哪類命令要從SD卡的ID中獲得。這一步主要為讀，寫，擦這三個(gè)功能。讀CMD17，寫CMD24，擦CMD38。4、退出SD卡操作如果總線上掛有多個(gè)SD卡，就需要用CMD7命令退出當(dāng)前SD卡，從面選擇其他的SD卡操作。CMD7命令為選擇卡或取消卡，在初始化的時(shí)候發(fā)送CMD7命令，SD卡將進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送模式，在數(shù)據(jù)模式里發(fā)送CMD7則退出當(dāng)前卡的操作。需要注意的是，在數(shù)據(jù)模式里不同的狀態(tài)只支持特定命令。SD卡讀寫函數(shù)如下：u8SPI_ReadWriteByte(u8TxData);/SPI總線讀寫一個(gè)字節(jié)u8SD_WaitReady(void);/等待SD卡就緒u8SD_SendCommand(u8cmd,u32arg,u8crc);/SD卡發(fā)送一個(gè)命令u8SD_SendCommand_NoDeassert(u8cmd,u32arg,u8crc);u8SD_Init(void);/SD卡初始化u8SD_ReceiveData(u8*data,u16len,u8release);/SD卡讀數(shù)據(jù)u8SD_GetCID(u8*cid_data);/讀SD卡CIDu8SD_GetCSD(u8*csd_data);/讀SD卡CSDu32SD_GetCapacity(void);/取SD卡容量u8SD_ReadSingleBlock(u32sector,u8*buffer);/讀一個(gè)sectoru8SD_WriteSingleBlock(u32sector,constu8*buffer);/寫一個(gè)se