基于STM32的MP3播放系统设计

652014.23网络与信息工程基于STM32的MP3播放系统设计刘超华,王述运,谷树山（辽宁省葫芦岛市海军航空兵学院飞行模拟训练系,125001）摘要：MP3是一种比较收欢迎的播放系统，具有成本低，兼容性好，质量不失真等特点。本文采用STM32系列的32位微控制器，结合解码芯片VS10039（自动有SD卡，显示器）等一些设备设计了MP3播放器。其主要功能有：播放VS1003可以解码大多数音频格式，支持多种音频的解码，以便更好的输出；通过摇杆的控制播放音频顺序，通过电位高低来控制音量的大小，通过LCD音频的播放等；电脑通过USB接口对播放器上的存储卡进行读取，写入，删除等操作，以方便音频文件多少的控制。从而实现一个真正mp3播放器的设计。关键词：音频播放器；解码芯片；STM32V100；VS1003TheDesignOfMP3SystemBasedonSTM32LiuChaohua,WangShuyun,GuShushan(Huludao,Liaoning,CollegeofNavalAviationflightsimulationtrainingsystem,125001)Abstract：MP3isabroadcastsystemispopular,andhastheadvantagesoflowcost,goodcompatibility,qualitycharacteristicdistortion.Thispaperuses32bitSTM32seriesmicrocontroller,combinedwiththedecodingchipVS10039(automaticSDcard,display)andotherequipmentdesignofMP3player.Itsmainfunctionhas:VS1003playercandecodemostaudioformatdecoding,supportmultipleaudio,inordertobetteroutput;therockercontrolplaybackofanaudiosequence,thepotentialleveltocontrolthevolume,throughtheLCDaudioplayer;computertoread,bycardplayerstorageUSBinterfacewrite,deleteoperation,tocontrolhowmuchconvenientaudiofile.InordertoachievethedesignofarealMP3player.Keywords：MP3Players;CortexM3;STM32V100;VS10030引言STM32系列32位处理器采用ARM公司的CortexM3内核。VS1003音频解码芯片为芬兰VLSISolution公司生产的单片MP3/WMA/MIDI解码和ADPCM编码芯片。具有兼容性好，稳定等特点。本文采用STM32系列的32位微控制器，结合解码芯片VS10039（自动有SD卡，显示器）等一些设备设计了MP3播放器。。其主要功能有：播放VS1003可以解码大多数音频格式，支持多种音频的解码，如微软公司的WAV格式，WMA格式，开源组织的OGG格式，还有德国开发的mp3格式。且音质非常好；以便更好的输出；通过摇杆的控制播放音频顺序，通过电位高低来控制音量的大小，通过LCD音频的播放等；电脑通过USB接口对播放器上的存储卡进行读取，写入，删除等操作，以方便音频文件多少的控制。从而实现一个真正mp3播放器的设计。1系统设计原理1.1STM32处理器工作原理CortexM3是ARM公司推出的基于ARMv7体系架构的处理器核，具有高性能、兼容性好、稳定性好等特点，在嵌入式开发中比较受欢迎。ARMv7体系架构采用了Thumb2压缩技术，它是在Thumb压缩技术的基础上做了进一步完善，并且保持了对Thumb压缩技术的支持。在同种条件下，Thumb2技术比纯ARM代码少使用31%的内存，减小了内存开销，提高了系统性能。在同种条件下比Thumb压缩技术减少38%的空间。1.2电源部分原理电源是整个系统设计中的关键部分，对于整个系统，一个质量好的的、播放时间长的电源和一个合理的电源管理设计是非常重要的。本系统有以下几种电压标注：处理器支持电压+1.8V，VS1003解码器兼容+3.3V、LCD显示器，总线设计电路，其他操作设备电源电压都是+5毫安。所以要做好变压器的设计工作，这个是非常重要的。1.3音频解码器介绍VS1003是一个支持多种格式的音频解码器和ADPCM编码器。它可以支持高质量DAC,没有相位误差，为用户应用提供5KB的指令RAM和0.5KB的数据RAM。4个常规用途的I/O口，，也有一个高品质可变采样率的ADC和立体声DAC，还有一个耳机放大功能和地线缓冲器。662014.23网络与信息工程（下转62页）1.4液晶显示原理1602液晶可以显示2行16列32个字符，在一些低成本，低功耗的智能物品中比较受欢迎，如计算器，播放器等等。1602液晶显示器内部模块已经储存了160不同的字符图形，如图1所示，这些字符有：常用的数字、大小写字母、还有日文和通用的希腊字符等，每一个字符都存储在160个字符图形里面，比如我们常用的数字“0”的代码是00110000B(30H)，，显示时模块把内部存储30H中的图形在lcd显示出来，显示屏数据“0”就会清楚的显示。图1LCD1602字符表2硬件电路设计本系统在硬件上分为5个模块：微处理器STM32F103、SD存储卡、VSl003解码器、操作处理摇杆Joystick和LCD显示屏。MP3播放功能模块的工作分为两个部分：第一部分是顺序播放MP3歌曲，该功能需要首先要存储一些音频文件，开始工作室VSl003解码器进行音频解码，微处理器STM32F103给解码器提供数据。然后播放音频。直至歌曲结束，通过操作处理摇杆Joystick上面的结束按钮操作会使该功能提前结束。由于，在SD存储器每块包含16kb字节，这种结构可以使存储器容量很大。微处理器STM32F103读取SD存储器上面的数据，通过VSl003解码器，整个系统开始工作。第二部分则操作处理摇杆Joystick上的按钮对播放器音频文件的控制，可以对播放器音频播放过程中暂停，结束等等进行操作。在实际操作中还可以对音频文件切换到上一首，下一首进行操作，在运用中比较人性化。因为整个播放器的功能比较简单，没有比较复杂的操作，所以程序都可以比较容易的实现。当MP3播放器通过USB接口插入电脑后，系统执行USB通讯功能模块功能，通过电脑可以对SD存储器上的音频文件进行增加或者删除。MP3Player硬件设计电路图如图2所示，STM32F103xsh声音解码器使用SPI2端口与VS1003芯片的SI、SO、SCLK接口连接；VS1003芯片的控制引脚xCS、xRESET、xDCS分别与STM32F103的PA1、PA0和PA2连接，低电平有效；VS1003的状态引脚DREQ与STM32F103处理器的PA3连接，低电平表示需要送数据，高电平表示正在处理数据。图2MP3播放器原理2.1模块化电路设计2.1.1SD卡模块该系统使用STM32内部接口SPIl与SD卡进行读取操作，由于播放器采用STM103V100-II开发板，此开发板自带SD卡，所以使用SPI总线与STM32处理器连接，对SD进性读取操作。如图3所示图3SD连接器与STM32处理器SPI连接图以SD存储器上面的音频文件进行读取，写入，删除等等的操作。2.1.2音频解码器模块图4音频解码器模块2.1.3液晶显示模块LCD液晶显示模块主要完成数据显示、以及对播放器操作的指令的显示等功能，可为使用者提供音频播放信息。以及通过按钮对音频进行操作状态。由3.3.4显示模块方案可知，前期为了622014.23网络与信息工程随着时代的发展、社会的进步，计算机网络技术取得了巨大的突破，其不仅能够为人们提供相应的信息服务，使其获得所需要的信息资源，还能演变为一个操作平台，可为人们提供更为强大的功能性。现如今，人们可以利用计算机网络开展电子商务活动，在网上进行购物或是查询资料。越来越多的行业开始制定属于自己的计算机数据库，使得网络数据库的应用愈发频繁，计算机数据库的安全性则显得尤为重要。计算机数据库可以为众多用户提供信息，具有良好的可靠性，使用次数比较频繁，而且计算机数据库中的文件比较大，在维护上还存在一定的问题，有待进一步改善。总而言之，加强计算机数据库的安全管理，具有重要的意义。参考文献[1]段秀红.浅析计算机网络数据库安全技术方案浅探[J].消费电子,2013,(14)[2]李卫锋.网络数据库安全隐患及防范策略探讨[J].时代报告（学术版）,2012,(9)[3]史博.计算机网络数据库存在的安全威胁及措施[J].数字技术与应用,2013,(3)[4]韩竞锋.计算机网络数据库安全策略探讨[J].信息安全与技术,2011,(8)[5]吴慧芸.计算机网络数据库安全策略探讨[J].中文信息,2013,(2)（上接66页）整个播放器设计的简化，此次STM32V100开发板有自带的LCD液晶屏可以做为系统显示模块的设计。LCD液晶屏硬件电路如图5所示图5LCD1602硬件电路图3系统软件设计3.1系统软件开发平台STM32系列微控制器采用ARM公司最新的CortexM3内核。CortexM3是ARM公司推出的最新微处理器，提供比较领先的兼容性好和成本低，比较稳定的解决方案，在MCU的应用比较流行。MDK是目前性价比最高的支持Cortex-M3处理器的开发工具。故而整个设计软件平台是建立在MDKµVision3之上实现的。3.2系统设计流程图4结论本系统实现了简易MP3播放器的基本原型设计，还可以使用STM103V100-II评估板资源进一步完善和丰富该MP3播放器的功能，例如利用Joystick来选择歌曲、利用更智能的lcd显示器模块来显示歌曲名、用几个LCD灯管闪烁显示音量大小，增加对显示器色度，亮度等的调试。如果能完成以上所有的相关设计，则进一步完善了MP3播放器的各种功能的开发。本文提出了一种基于STM32的MP3播放器设计方案，并基于架构开发软件RealViewMDK实现了该方案的MP3全部的开发过程。尽管该过程无法作为一个通用MP3的方案，但是对于一些机床控制、软件应用系统、电子器材等方面具有很好的借鉴性。参考文献[1]李宁编著。基于MDK的STM32处理器开发应用。北京航空航天大学出版社，2008年[2]马忠梅，李善平，康慨，叶楠编著。ARM&Linux嵌入式系统教程。北京航天航空大学出版社，2004年作者简介刘超华（1974-），女（汉族），内蒙古凉城县人，硕士研究生，工程师，主要研究领域为飞行器检测与仿真。王述运（1972-），男（汉族），山东高密人，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：飞行器仿真。古树山（1970-），男（汉族），辽宁喀左人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：飞行器仿真。图6软件系统流程图