基于嵌入式系統(tǒng)的多媒體音樂(lè)播放器

摘要：為了改善音樂(lè)播放器傳統(tǒng)界面，擴(kuò)充功能，提高音質(zhì)，基于ARM7嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)和FAT 32文件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一款帶有文本閱覽功能的多媒體音樂(lè)播放器。它不僅能正確識(shí)別并顯示存儲(chǔ)在SD，MMC等存儲(chǔ)卡內(nèi)的音頻文件，支持環(huán)繞立體聲調(diào)節(jié)和重低音調(diào)節(jié)，還可通過(guò)液晶屏瀏覽存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡內(nèi)的中、英文TXT文檔。該播放器選用具有出色音頻解碼能力的VS1053解碼芯片，它支持320 Kb／s的MP3或256 Kb／s的WMA音樂(lè)文件的播放。該播放器通過(guò)視聽(tīng)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了4種以上不同的音效，滿(mǎn)足使用者對(duì)音效的不同喜好。實(shí)現(xiàn)了環(huán)繞立體聲調(diào)節(jié)和真正的立體聲雙聲道音頻輸出。同時(shí)在操作上簡(jiǎn)單便捷，具有友好的人機(jī)界面。
關(guān)鍵詞：ARM7；SD卡；多媒體播放器；VS1053

0 引言
嵌入式系統(tǒng)具有處理速度快、低功耗、體積小、功能強(qiáng)大且易于移植等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。MP3(Moving Picture Experts Group Audio LayerⅢ)全稱(chēng)是動(dòng)態(tài)影像專(zhuān)家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3。它設(shè)計(jì)用來(lái)大幅度地壓縮音頻數(shù)據(jù)量，并實(shí)現(xiàn)重放的音質(zhì)與原來(lái)不經(jīng)壓縮的音頻相比沒(méi)有明顯的下降。鑒于MP3編碼方式的特點(diǎn)，將其作為音樂(lè)播放器的音頻文件時(shí)，可以在有限的存儲(chǔ)空間內(nèi)存放更多的音頻信息。現(xiàn)在的數(shù)字音樂(lè)播放器市場(chǎng)，采用ARM主控+DSP音頻解碼芯片+SD存儲(chǔ)卡所構(gòu)成的數(shù)字音樂(lè)播放系統(tǒng)具有強(qiáng)大的播放能力和較好的性?xún)r(jià)比，在中、高端音頻解碼領(lǐng)域內(nèi)有著較強(qiáng)的生命力。本文針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于嵌入式系統(tǒng)的MP3播放器。

1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由主控制器LPC2138、音頻解碼芯片VS1053、存儲(chǔ)設(shè)備SD卡、顯示設(shè)備OCM12864、輸入設(shè)備鍵盤(pán)和系統(tǒng)供電電源組成。其中各部分電路均采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之伺通過(guò)杜邦線進(jìn)行連接。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件系統(tǒng)
2．1 主控系統(tǒng)LPC2138
LPC2138是支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-STM CPU，并帶有64 KB RAM和512 KB的高速FLASH存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最高時(shí)鐘速率下運(yùn)行。ARM7體系為32位構(gòu)架，它在處理數(shù)據(jù)時(shí)相對(duì)于8位單片機(jī)效率明顯提高，在處理文件系統(tǒng)所需要的大量的長(zhǎng)整形數(shù)據(jù)的乘除運(yùn)算時(shí)這種優(yōu)勢(shì)更為明顯。同時(shí)它的硬件SPI，SSP總線控制器可以使控制器方便的與外部擴(kuò)展設(shè)備進(jìn)行連接。而且它的性?xún)r(jià)比較高，很適合用來(lái)做數(shù)字音樂(lè)播放系統(tǒng)的主控制器。
2．2 音頻解碼器VS1053
VS1053是VLSI Solution Oy公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的以VS_DSP為內(nèi)核的一款音頻解碼芯片，可輕松解碼MP1，MP2，MP3，WMA，IMA ADPCM，General Midi 1，Ogg Vorbis，LC-AAC和HE-AAC等音頻格式的文件，片內(nèi)還集成有16 KB RAM。該芯片具有高信噪比DAC，功耗更低，并具有環(huán)繞立體聲調(diào)節(jié)和高低頻渲染等功能。采用VS1053芯片可以在不提高CPU主頻的情況下實(shí)現(xiàn)320 Kb／s的MP3文件或256 Kb／s的WMA文件的音頻解碼工作，并且音質(zhì)上有了明顯的提高，信噪比可達(dá)90 dB以上，滿(mǎn)足系統(tǒng)85 dB的要求。
2．3 I／O口分配
LPC2138主控制器直接采用了廣州周立功公司的EasyARM開(kāi)發(fā)板，減短了開(kāi)發(fā)時(shí)間并有效保證了電路部分的穩(wěn)定性。系統(tǒng)晶振采用11.059 2MHz的外部晶振，通過(guò)內(nèi)置的PLL倍頻電路，可以將主頻升高到44．236 8 MHz，滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。I／O資源分配如表1所示。

LPC2138具有2個(gè)獨(dú)立的SPI總線控制器(其中一個(gè)由SSP配置得到)，SD卡均可通過(guò)SPI總線和處理器通信。將SPI接口分配給SD卡。
對(duì)于液晶屏，通過(guò)I／O口模擬其串行通信時(shí)序，因此只需分配兩個(gè)I／O(數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線)即可。
對(duì)于鍵盤(pán)部分，考慮到使用者操作的便捷性，共設(shè)計(jì)了5個(gè)按鍵。由于LPC2138的I／O資源非常豐富且該音樂(lè)播放器使用按鍵數(shù)量較少，故不采用矩陣譯碼鍵盤(pán)而直接使用了5個(gè)通用I／O口。這樣簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。