嵌入式MP3播放器設(shè)計(jì)方案

0 引言
　　近幾年來，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)MP3播放器的要求越來越多元化，制造商在MP3播放器的選型、設(shè)計(jì)、開發(fā)、附加功能和適用領(lǐng)域等方面做了很多努力，設(shè)計(jì)了多種方案。在處理器速度越來越快、存儲(chǔ)容量越來越大的趨勢(shì)下，產(chǎn)品中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織形式和存儲(chǔ)器設(shè)置需要進(jìn)行高效合理管理，這正是文件系統(tǒng)的功能。
　　而開源軟件項(xiàng)目嵌入式文件庫(kù)（Embedded FlieSystemLibrary，EFSL），依靠其內(nèi)存需求小、移植簡(jiǎn)單、完全免費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，作為嵌入式文件系統(tǒng)，很適于解決小型單片機(jī)存儲(chǔ)空間管理與功能擴(kuò)展的問題。本文基于EFSL文件系統(tǒng)以及ARM 平臺(tái)設(shè)計(jì)一款新型的嵌入式MP3播放器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)為單片機(jī)擺脫操作系統(tǒng)束縛，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)多媒體應(yīng)用提供一種可行性參考方案。
　　1 硬件設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，整個(gè)硬件系統(tǒng)以PHILIPS公司ARM7-TMDI內(nèi)核的LPC2148為核心處理器，分別控制VS1003解碼模塊、SD卡接口模塊、USB接口模塊和人機(jī)交互功能模塊。
　　
　　圖1 MP3播放器的硬件結(jié)構(gòu)框圖
　　1.1 主控芯片
　　LPC2148是支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S 微控制器，內(nèi)嵌512 KB 高速FLASH存儲(chǔ)器，因其功能強(qiáng)大，便于系統(tǒng)以后的升級(jí)。
　　本系統(tǒng)中暫時(shí)只用到USB，SPI，SSP接口功能和ADC功能，其他功能的使用待擴(kuò)展而定。解碼模塊VS1003內(nèi)部集成有VS_DSP處理器、立體聲音頻DAC和立體聲耳機(jī)放大驅(qū)動(dòng)器等。由于解碼與控制芯片分離，所以音質(zhì)好，控制也比較簡(jiǎn)單。LPC2148通過其SPI接口對(duì)VS1003進(jìn)行控制。
　　1.2 顯示模塊
　　顯示模塊采用VGS12864E，VGS12864E是128×64行點(diǎn)陣的OLED單色、字符、圖形顯示模塊。模塊內(nèi)置64×64的顯示數(shù)據(jù)RAM，其中的每位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于OLED屏上一個(gè)點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)；其指令系統(tǒng)與液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器HD61202兼容。本系統(tǒng)通過模擬時(shí)序的方式用8位I/O口與OLED模塊8位數(shù)據(jù)總線D0~D7相連，再通過3位I/O口與液晶的指令控制或數(shù)據(jù)操作位RS、讀寫控制位R/W 和使能控制位E相連的方式來控制OLED模塊。
　　1.3 存儲(chǔ)模塊
　　采用SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是容量大、體積小且防振。歌曲全部存儲(chǔ)在SD卡中，SD卡工作于SPI模式。通過將LPC2148的SSP設(shè)置成SPI功能與SD卡相連接。同時(shí)，芯片的其他兩個(gè)I/O 口分別設(shè)置成卡完全插入到卡座中檢測(cè)引腳和卡是否寫保護(hù)的檢測(cè)引腳。
　　2 軟件設(shè)計(jì)
　　播放器采用四層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其功能。軟件層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。采用模塊化的主要目的是方便實(shí)現(xiàn)模塊移植性。
　　
　　圖2 播放軟件層次結(jié)構(gòu)
　　2.1 開發(fā)環(huán)境搭建
　　開發(fā)環(huán)境主要是建立在The Rowley Cross StudioIDE基礎(chǔ)上進(jìn)行EFSL 編譯。CrossWorks for ARM1.6 使用GCC 4.1 編譯器。安裝CrossWorks forARM 1.6軟件并導(dǎo)入MP3Player.hzp項(xiàng)目文件。項(xiàng)目文件中已經(jīng)包含了主板中的文件和設(shè)備配置文件。
　　Rowley Cross Studio IDE自動(dòng)加載所有文件后，將顯示所有主要文件夾：Audio Render Driver文件夾（包含了DAC音頻處理相關(guān)代碼）、Demo Player文件夾（主要模塊，可根據(jù)需求對(duì)其進(jìn)行配置和修改）、EFSL文件夾（保存了EFSL嵌入式文件系統(tǒng)，通過此文件系統(tǒng)可以用播放器軟件對(duì)MMC存儲(chǔ)卡中的MP3文件進(jìn)行讀寫操作）、EFSL Driver文件夾（保存存儲(chǔ)設(shè)備基本讀寫操作驅(qū)動(dòng)程序）、Libmad文件夾（主要編碼文件，可根據(jù)需求改變相關(guān)代碼以滿足Libmad配置要求）。