基于STM32的MP3

本科毕业论文二级学院机械与电子工程学院专业电子信息工程年级学号学生姓名指导教师职称完成时间基于STM32的MP3音频播放器制作独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名：年月日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为：无。签名：年月日指导教师签名：年月日目录摘要............................................................1引言............................................................21方案设计........................................................31.1主要内容...................................................32系统硬件设计....................................................32.1整体设计思路...............................................32.2硬件器件的选择.............................................42.3硬件系统框图...............................................52.4硬件模块化原理图设计.......................................62.5硬件PCB设计..............................................132.6本章小结..................................................133系统软件的设计.................................................133.1设计思路..................................................133.2软件模块化设计............................................133.3系统整合..................................................213.4本章小结..................................................224系统调试.......................................................224.1独立调试..................................................224.2硬件调试问题..............................................224.3软件调试问题..............................................234.4本章小结..................................................245终结与展望.....................................................24参考文献.........................................................25附录............................................................26Abstract.........................................................27致谢...........................................................28贺州学院本科毕业论文（设计）1基于STM32的MP3音频播放器的设计作者指导教师摘要:本毕业策画是一款基于STM32的音频MP3播放器创作,功能包含：音频播放，电子图书，图片浏览，画板，录像，录音机，日历，游戏，收音机，记事本，计算器等。整个系统组成主要由音频解码部分、收音机部分、音效处理部分、SD卡部分、功率放大、电源部分、人机交互等几个部分组成，整个系统由一块MCU（STM32F103RBt6）控制运行，各个局部协调运作。关键词:STM32；MP3音频播放；贺州学院本科毕业论文（设计）2引言伴随电子畛域的各个技术的迅速发展，各类电子产品的消费也产生了革命性的转变，引领新技术、创新产品层见叠出。特别是跟着网络媒体的技术的遍及、数字音频视频技术的迅速发展，和种种视频，音频数据压缩标准和相应的终端设备相继问世，已成为消费电子产品新的快速增长点。集成MP3的优点，同时拥有更多的新技术。第一款MP3的出现是在1998年，从它问世电子消费市场短短的几个月时间就在市场上站稳的脚，而且消费的趋势一直呈上增长，直到2005年之后MP5的出现，而MP5的出现，更是把MP3几乎挤出了市场，MP5不光能够播放MP3、MP4，更是可以直接播放AVI和RMVB等合流的影片格式，说白了便是MP5具备MP3、MP4的全部功效，同时还具有他们不具备的功效，是以MP5代替MP3只是时间的问题，当前MP5的价钱较高是最主要的缘由，要是MP5的价钱降下来了，便是MP3离开消费者的时候了。当前此外一个数码产物-数码相框，跟着数码相机的不断广泛应用，也在偷偷的袭来，数码相框便是能直接播放JPG/JPEG的一个微型显示器，正常的数码相框比MP3体积大，然而它们的本来目的不是面向移动设备的，数码相框重要作用在于家庭，它们主要功能不再移动上面，实际上，数码相框主要功能是显示照片，如果做成移动设备的话，体积必定不能太大，但是体积小带来的结果是图片显示效果就不好。现在的数码相框显示屏分辨率一般是480*720，对于日常的照片显示效果还是可以应付过来的，当然数码相框的开发者对图像显示进行了精心设计，使得我们的照片的分辨率不管是怎么样的，它都会执行最优的选择，以用来显示最佳效果，同时数码相框一般还具有其他附加功能，MP3便是其中一个功能，可以让图片与声音同时播放，为相片的浏览添加了声音的色彩，同时数码相框还拥有TV－OUT的功效，这就很好的提高了分辨率的显示，让照片可以在电视上显示，可以大大的提高相片的观赏价值。通过对以上两款数码产品的分析，可以发现，新出的数码产品都包含了MP3的功能，但是又不限于此，也就是集成了MP3的优点，同时拥有原来MP3不具有的功能。这样，大大的提高了消费者对新的数码产品需求。贺州学院本科毕业论文（设计）31方案设计1.1主要内容本设计课题是一个由STM32f103RBt6主控来完成MP3音频播放设计的软硬件相结合类的设计题目。能够实现MP3的基本播放功能，也具有其他多样化的外扩功能，系统的整体功能包含：音频播放，电子图书，图片浏览，画板，录像，录音机，日历，游戏，收音机，记事本，计算机等。系统的组成部分只要有VS1003的音频解码、TEA5767的收音制作、CD3314音量级处理、SD卡控制、功率放大、电源、人机交互等，全系统由一块小型MPU(STM32F103RBT6)掌管运行，利用各模块通信协议协调运转。本系统实现多样化功能，非常具有挑战性，主要的重心难点在于FAT32文件及系统的解析，JPEG/BMP图片数据格式解码，触摸屏的运转等。由于本系统的特点需要，采用了各个击破的方法，一一实现以上功能，最终完成整个系统的功能。2系统硬件设计2.1整体设计思路MP3音频播放重点完成图片浏览和音乐播放等，所以本设计要求对MCU内存运行、处理的能力比较高，因为图片解码压缩需要的RAM比较多，对于MP3播放，要求较高的处理速度，特别是320Kbps的MP3格式数据的处理，为了保证MP3歌曲的流畅播放处理速度必须要快。可选择的MCU有16位的AVR，8位的STC等，可选择的32位的处理器有SAMSUNG、NXP、STM32、ATMEL等。在RAM方面来说，对于8位单片机内部的RAM一般在4Kbyte以内，更多的内存是需要外部提供，32位的单片机里面，SAMSUNG很少自带RAM，也要外部提供，对于本设计来说，成本越低越好，外部提供的RAM必定会提高成本的开发，所以为了更好的掌控成品的高低，尽可能的选用MCU自带有FLASH和RAM的。其次，本设计有MP3歌曲的播放以及JPEG/BMP图片浏览等功能，但是这两种文件格式需要较大的存储空间，可供选择的FLASH芯片，如SAMSUNG公司的K9F系列，但是这样的话，整个系统的容量就不可以改变了，需要扩容是困难。相比较来说U盘和SD卡是个不错的选择，但SD卡相比较与U盘，在掌控上面较容易，而且相同的容量SD卡价格便宜一些，故系统选择SD卡作为存储媒介。贺州学院本科毕业论文（设计）4第三，MP3音乐的播放是在读取SD卡和VS1003的同时进行的,它们用到的都是SPI通讯协议，所以需要主控芯片要有两个或两个以上SPI共使用,这样才能有效的把读取速度提高。综上所述，本设计采用STM32f103RBT6作为主控芯片，该芯片具有的内部资源加上一点外扩之后可以胜任本设计。2.2硬件器件的选择在系统实现的过程中，硬件选择是非常重要的一部分，主控芯片已经确定好了，接下来就是其他芯片的选取，来实现其相对应的功能，下面我们重点分析以下几个芯片的选型。2.2.1MP3解码芯片选择使用STM32主控芯片解码有两种方法，第一是通过处理器的软件解码，第二是通专用芯片解码，第一种方法要求芯片运算速度非常高，而且声音不是很流畅，对播放的采样有极大要求，故选择第二种专用芯片解码。本设计使用解码MP3的芯片是VS1003，它支持WAV格式、MP3格式、MIDI格式、WMA格式等，同时可以设置调整音量高低等，而且还有一个功能是可以支持MICI，此外还可以扩展录音功能。2.2.2收音机芯片选择本设计的收音功能只适用于FM收音，选用TEA5767芯片来实现，TEA芯片是飞利浦公司生产的一款低功耗电调谐调的立体声收音机芯片，该芯片通过IIC总线协议可以直接控制。可以实现调频接收，频率的范围在76MHZ~108MHZ，而且接收的是立体声，带信号强弱指示，但由于芯片体积较小，焊接困难，所以直接采用模块来实现，使用非常方便，可以提高本设计效果，节约时间以及成本。2.2.3EEPROM芯片选择本设计需要保存用户的部分数据，而STM32需要外部扩展EEPROM,防止系统掉电之后整个系统的数据将会复位，利用外扩的EEPROM芯片可以实现用户数据的存储，EEPROM芯片有很多可供选择的，由于在学习过程中比较常用的是ATMEL的24CXX系列的，而且价格便宜，故本设计最终采用了ATMEL的24C16芯片。2.2.4功率放大芯片选择本设计包含两块放大芯片，一块是用来放大从CD3314输出的音频信号以方便驱动耳机，另一块是功率放大，用来驱动扬声器的。一级放大可供选择非常多，比如TDA2822，TPA152等，但是TPA152与TDA2822贺州学院本科毕业论文（设计）5比较事,后者的优势比较大，TDA2822对音质失真控制不好，THD大概