基于VS1003解码器的MP3播放器设计

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虽然现在市场上MP3的款式越来越多，功能越来越丰富，外观设计也越来越个性化和人性化，但是，现有的MP3播放器大部分还是将解码器与存储器一体化。这种设计对MP3播放器的便携性起了关键性的作用，但与此同时也带来了一些问题：一方面存储容量不易扩展，另一方面也不利于MP3播放器在其他领域的应用。本系统将存储器与解码器分离，可以利用多余的I／O接口，只要适当增加少量硬件开销并添加相应代码，即可以在此系统基础上方便地增加电压测量、频率测量、温度测量等功能，做到一机多用。
1 系统设计
　　MP3播放器系统结构框图如图1所示。系统在硬件上主要包括MSP430F149单片机最小系统、音频解码模块、SD卡读写模块、液晶显示模块以及用来存储自制字库的Flash存储器等重要模块。

MSP430F149是美国TI公司的MSP430系列单片机，它具有适合于各种应用的16位结构。采用“冯·诺依曼”结构，因此其RAM、ROM和全部外围模块都位于同一片地址空间内。而且具有超低功耗性能，同其他微控制器相比，MSP430系列可以大大延长电池的使用寿命，这对手持设备及一些要求低功耗电子产品中是非常重要的。此外，它还具有灵活、强大的处理能力、丰富的存储器、外设等优点。
2 硬件模块的具体实现
　　2．1 MSP430F149单片机最小系统
　　MSP430F149最小系统是整体设计中最核心的部分，控制着系统各个子模块之间的协调运行。它设计的成功与否，直接关系到整个设计能否正常运行。如图 2所示，MSP430F149最小系统中主要由稳压模块、晶振电路、复位电路以及人机交互式按键输入4部分组成。SPX1117M3-3.3是系统稳压芯片，为系统提供稳定的3．3 V电源。SP708S是系统管理芯片，与手动复位开关一起，主要起可靠复位作用。考虑到MP3播放器的人机交互操作，共设计了6个按键(KEY1到 KEY6)。它们的按键功能分别是：确定、向下、向上、退出、音量加、音量减。

2．2 音频解码模块
　　VS1003是芬兰VLSI公司生产的单芯片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VSDSP，5 KB的指令RAM，O．5 KB的数据RAM，串行的控制和数据输入接口，4个通用I／O口，1个UART口，1个可变采样率的ADC，1个立体声DAC以及音频耳机放大器。其内部结构图如图3所示。

音频解码模块对单片机从SD卡里读取的数字MP3音频数据流进行解析，并转换成模拟信号进行输出。图4是该MP3播放器的音频解码模块电路原理图。

采用VS1003音频解码芯片来实现音乐数据流的解析。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通过串行命令接口(SCI)和串行数据接口(SDI)来接收MSP430F149的控制命令和MP3的数据；通过xCS、xDCS引脚的置高／低来确认是哪一个接口处于传送状态。VS1003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口写入特定寄存器实现的。两条SCI指令之间要通过DREQ引脚信号判断上一次处理是否完成
2．3 SD卡模块
　　SD卡价格低，存储容量大，使用方便，通用性与安全性强，MP3、数码相机等设备上都采用SD卡作为其存储设备。
　　SD卡支持两种总线模式：SD模式与SPI模式。其中，SD模式采用6线制，而SPI模式采用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或SPI模式。
　　本设计中，音频数据MP3文件以SD卡为载体，所以设计电路时必须含有读取SD卡模块。图5为SD卡模块(SPI模式)的接口电路。

2．4 液晶显示模块
　　LCD3310液晶是一个48行84列的液晶显示器。其带有低功耗PCD8544的CMOS LCD控制驱动器，串行输入速度最高可达4．O Mb／s。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。写液晶时就不用直接写入LCD3310的静态 DDRAM了，可以先写入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的接口采用SPI模式，其电路如图6 所示。

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1、VS1003： VS1003音频解码格式：MP3，MP3+V，WMA，WAV，MIDI，SP-MIDI；录音编码格式：IMA ADPCM（单声道）,麦克风和线入（Line input）两种输入方式；支持MP3和WAV流；低功耗；具有内部锁相环时钟倍频器；高质量的立体声数模转换器（DAC）；16位可调片内模数转换器（ADC）；高质量的立体声耳塞驱动（30欧）；单独的模拟、数字和IO供电电源；串行的数据和控制接口（SPI）；
2、SPI 接口，控制信号线均引出
3、1个耳机和音响输出接口
4、1个麦克风，用于录音
5、1个line_in 输入接口
6、电源指示灯
7、板载3.3V 和2.5V LDO 1117，最大提供 800mA 电流
8、单电源供电: +5VDC ，电容滤波
9、12.288 Mhz 晶振
10、PCB尺寸: 50x40.5 mm
一。引言：
    如果你想迅速步入嵌入式系统设计的殿堂，最好的方法只有一个，那就是亲自动手实践，设计出自己的一套系统。MP3作为时下最流行的数码产品，做一个完全自我的MP3随身听应该能够引起你足够的兴趣。那么就让我们来DIY一下自已的MP3播放器吧，这样就可以亲自体验一下嵌入式开发的过程，享受一下成功那一刻美妙的音乐。
二。准备工作：
    首先你需要一颗MP3解码芯片，让它来帮你完整MP3解码和播放的工作。这里推荐一款VS1003解码芯片，它来自芬兰VLSI半导体公司，功能强大但价格便宜，并且简单用，非常符合DIYer的口味。VS1003支持MP3，WAV，WMA，MIDI等诸多音频格式，音质可与中档MP3播放器相媲美；同时它还兼备录音功能，录音效果也不错。实际上，VS1003就是一颗能够实现MP3等音频文件格式解码的数字信号处理器（DSP），本领并不止MP3播放，如果你有兴趣的话可以去挖掘出它更多的功能。当然，单有一颗VS1003是不够的，我们还需要微处理器和存放MP3的存储介质。如果你过去对某一型号的微处器较为熟悉的话就立刻让它接上VS1003吧，由它来实现对MP3的播放器的全面操控；存储介质使用你手中的U盘吧，这样可以充分利用资源。不过，并不是所有的微处理器都能够直接识别U盘的，所以你还需要一颗USB主机接口芯片，U盘数据的读取由它负责。目前USB主机接口芯片种娄繁多。

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