基于S T M32芯片的音頻播放器設(shè)計

吳社民

（安陽市高級技工學(xué)校，河南 安陽 455000）

0 引言

本方案采用ST公司的STM32F103VBT6芯片完成MP3/WMA音頻文件的解碼播放功能。其中STM32F103VBT6為主控芯片，采用VS1003芯片進行硬件解碼，MP3/WMA格式音頻文件存儲在SD卡中。

由于采用新的數(shù)據(jù)壓縮標準，MP3文件具有良好的音效和始于傳輸?shù)捏w積大小。

本方案完成的功能包括：

（1）SD 卡文件的讀寫

（2）FAT32 文件系統(tǒng)的讀寫

（3）支持“上一曲/下一曲”、“順序播放”功能

（4）支持歌詞同步

1 硬件設(shè)計

1.1 器件介紹

1.1.1 Cortex-M3內(nèi)核

Cortex-M3是ARM公司推出的新一代32位嵌入式微處理器內(nèi)核。它采用ARM-V7-M架構(gòu)，具有高性能、低功耗、少門數(shù)的特點；因此，非常適合嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的設(shè)計和應(yīng)用。

Cortex-M3具有一個與內(nèi)核系統(tǒng)緊密耦合的嵌套向量終端控制器NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。該NVIC可配置8級搶占式、256級優(yōu)先級的1—240個外部中斷，同時支持咬尾中斷、遲到中斷技術(shù)，大大縮短了中斷響應(yīng)時間。

1.1.2 STM32芯片

STM32xxx系列芯片是ST公司基于ARM Cortex-M3設(shè)計的一個32位微處理器系列。該系列處理器在繼承ARM Cortex-M3內(nèi)核優(yōu)點的基礎(chǔ)上，擴展了其外部接口、增強其定時器功能、增加了A/D、D/A模塊。

1.1.3 VS1003音頻解碼芯片

VS1003是VSL公司生產(chǎn)的一款單片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片。VS1003內(nèi)部包含一個DSP處理器，為用戶提供5KB的指令RAM和0.5KB的數(shù)據(jù)RAM，提供一個SPI接口和一個UART接口，同時支持一個高質(zhì)量采樣頻率可變的ADC和立體聲DAC模塊。

1.1.4 TDA1308T數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片

當前，自然資源確權(quán)登記就是將相對完整的生態(tài)功能區(qū)域作為一個自然資源登記單元，自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記將各類自然資源的質(zhì)量、數(shù)量和保護要求全面摸清，并通過登記的法律手段予以公示明確，落實到每一個產(chǎn)權(quán)人或者使用權(quán)人，有助于充分掌握自然資源家底，并根據(jù)自然資源容量和承載力進行分類開發(fā)和保護，做到自然資源分類施策。

TDA1308是AB類的數(shù)字音頻(CD)專用耳機功放IC，具有低電壓、低失真、高速率、強輸出的優(yōu)異特性。芯片內(nèi)采用MOS管輸出，可直接推動低阻抗耳機。因為封裝和功能引腳位與一般的雙運放相同，在特定條件下，也能當雙運放使用。在低供電電壓條件下，性能比一般的運放要好。因其封裝體積小，低電壓低功耗等特點，主要應(yīng)用在便攜式數(shù)字音頻電路中，如discman，光驅(qū)的耳放電路等。

1.2 電路框圖

按模塊劃分，本方案主要包括如下幾個模塊：SD卡模塊、STM32主控模塊、VS1003音頻轉(zhuǎn)換模塊、TDA1308T數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、液晶模塊、人機交互模塊。

硬件電路框圖如圖1所示。

下面主要介紹SD卡模塊、VS1003模塊與STM32模塊的鏈接。

1.2.1 SD卡與STM32

本方案中SD卡用來存儲MP3/WMA格式的音頻文件。STM32處理器通過SPI1接口讀取SD卡中的音頻文件。STM32芯片處于Master模式，SD卡處于Slave模式。

在本方案中SD卡與STM32芯片之間的數(shù)據(jù)通信采用SPI協(xié)議。PA4：低電平有效，連接至SD卡的CS/DATA3引腳。在初始化過程中，SD卡根據(jù)該引腳電平的高低判斷進入SPI模式還是SDHC模式。在STM32與SD卡的數(shù)據(jù)通信過程中，該引腳需保持為低電平。

圖1 硬件電路框圖

PA5：連接至SD卡的CLK引腳，用于提供STM32與SD卡數(shù)據(jù)通信過程中時鐘信號。

PA7：連接至SD卡的CMD引腳。對SD卡而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸入引腳，對STM32而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸出引腳。

1.2.2 VS1003與STM32

本方案中VS1003用來進行MP3/WMA格式音頻文件的硬件解碼。STM32處理器通過SPI2接口將數(shù)據(jù)送入VS1003進行解碼。STM32芯片處于Master模式，VS1003芯片處于Slave模式。

硬件電路框圖如圖2所示。

圖2 硬件電路框圖

PB14：連接至VS1003的SO引腳。對STM32而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸入引腳；對VS1003而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸出引腳。

PB15：連接至VS1003的SI引腳。對STM32而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸出應(yīng)交；對VS1003而言，該引腳為數(shù)據(jù)輸入引腳。

PB13：連接至VS1003的CLK引腳，用于提供VS1003與STM32之間數(shù)據(jù)通信時所需的始終信號。

PB12：連接至VS1003的CS引腳，低電平有效。在STM32與VS1003通信過程中，該引腳需保持低電平。

2 軟件設(shè)計

2.1 程序設(shè)計思想

本方案程序設(shè)計的總體思路為：STM32芯片通過SPI1接口從SD卡中讀取以FAT32文件系統(tǒng)個格式存儲的MP3/WMA音頻文件，然后將數(shù)據(jù)文件通過SPI2接口送至VS1003進行解碼，解碼結(jié)果通過TDA1308T芯片的轉(zhuǎn)換送往耳機播放。

2.2 應(yīng)用程序設(shè)計

應(yīng)用程序流程圖，如圖3所示。

3 結(jié)束語

圖3 應(yīng)用程序流程圖

本方案提出一種基于STM32F103VBT6的MP3/WMA音頻文件播放設(shè)計模型。硬件上，簡要介紹了各個模塊的電路連接和工作流程；軟件上，介紹了程序組織模型和應(yīng)用程序設(shè)計流程。整個系統(tǒng)設(shè)計簡明、簡單、可靠性強，具有很高的性價比。

［1］STM32F103X Datasheet Rev1[OL].pdf www.st.com.

［2］STM32F10X Reference Manual V8[OL].pdf www.st.com.

［3］The Definitive Guide to The ARM Cortex-M3.pdf[OL].

［4］李寧.ARM開發(fā)工具KeilMDK使用入門[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

［5］李寧.基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.