基于ＤＳＰ實(shí)驗(yàn)箱顯示／控制模塊的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)基于ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU DSP教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的音樂播放實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到了實(shí)驗(yàn)箱顯示/控制模塊的液晶顯示、電機(jī)開關(guān)、蜂鳴報(bào)警、鍵盤輸入、蜂鳴器發(fā)聲等硬件單元，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力提供了良好的實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有簡潔、直觀、安全等優(yōu)點(diǎn)。

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關(guān)鍵詞：DSP技術(shù);音樂播放系統(tǒng);教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱;mp3

中圖分類號(hào)：TN911.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)07-128-03

Design of an Application System Based on the Display

and Control Module of DSP Experiment Box

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ZHU Jinliang，CHEN Fen，LIU Peng

(College of Information Science Technology，Ningbo University，Ningbo，315211，China)

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Abstract：An experimental music player system which is based upon ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU DSP teaching experiment box is designed.Plenty of hardware units such as LCD display，motor work，buzz alarm，keyboard input and buzzer of display and control module on the experiment box are used synchronously in the system.It provides an excellent scheme for students to improve their ability of designing both software and hardware.It is simple，convenient，intuitive and safe.All in all，this system runs smoothly.

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Keywords：DSP technology;music player system;teaching experiment box;mp3

1 引 言

在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的旗手。寧波大學(xué)也十分重視DSP芯片技術(shù)的教學(xué)與研究，但開設(shè)DSP芯片技術(shù)課程的時(shí)間很短，僅兩三年的時(shí)間，2004年底才引進(jìn)了ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU型DSP教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)^[1]。而我們現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅僅是一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是局限于對(duì)實(shí)驗(yàn)箱中某一單一功能進(jìn)行的，缺乏針對(duì)性，更不適合寧波大學(xué)特色辦學(xué)——短學(xué)期的教學(xué)，這些問題對(duì)正常教學(xué)工作的開展造成了很大不利，不能鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。因此，迫切要求開發(fā)出適合于短學(xué)期教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

目前音樂播放系統(tǒng)（mp3)正由單一的播放功能逐步向集錄音、收音、視屏播放等功能于一體的方向發(fā)展，對(duì)處理芯片的要求日益提高。DSP芯片體積小、功耗低、處理速度快，非常適合新的音樂播放系統(tǒng)的應(yīng)用。本課題組成員針對(duì)我校開設(shè)的專業(yè)課《DSP芯片技術(shù)應(yīng)用》及《DSP芯片應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》兩門課程的特點(diǎn)及TMS320C54X系列DSP芯片的應(yīng)用場合，努力探索了一套適合于培養(yǎng)學(xué)生軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的實(shí)驗(yàn)方案，從而提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，并設(shè)計(jì)開發(fā)了基于DSP教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的音樂播放應(yīng)用系統(tǒng)，本文主要介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和測試結(jié)果。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

一款普通的播放器主要有以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)端口、內(nèi)存、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、顯示屏、播放控制、音頻端口、放大器、電源等。DSP的實(shí)驗(yàn)箱的顯示/控制模塊主要由以下幾部分組成：液晶顯示、鍵盤輸入、音頻輸出、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等。可以將液晶顯示部分來代替LCD顯示控制器，而鍵盤可以充當(dāng)音樂播放器的按鍵，音頻輸出則相當(dāng)于音樂的產(chǎn)生，而電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)則是模仿一個(gè)安全的音樂播放系統(tǒng)，他設(shè)置了門禁限制，只有輸入正確密碼才能進(jìn)入，進(jìn)入系統(tǒng)或退出系統(tǒng)時(shí)，電機(jī)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)或正向轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

(1) 液晶部分

液晶顯示模塊的訪問、控制是由5416DSP 對(duì)擴(kuò)展I/O 接口的操作完成^[2]。

控制I/O 口的尋址：命令控制I/O 接口的地址為0x8001，數(shù)據(jù)控制I/O接口的地址為0x8003 和0x8004，輔助控制I/O 接口的地址為0x8002。

發(fā)送控制命令：向液晶顯示模塊發(fā)送控制命令的方法是通過向命令控制I/O 接口寫入命令控制字，然后再向輔助控制接口寫入0。

(2) 鍵盤部分

鍵盤輸入功能主要提供控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的輸入。鍵盤的掃描碼由DSP的I/O擴(kuò)展地址0x8001給出，當(dāng)有鍵盤輸入時(shí)，讀此端口得到掃描碼，當(dāng)無鍵按下時(shí)讀此端口的結(jié)果為0。各按鍵的掃描碼排列如圖2所示。

(3) 蜂鳴器和步進(jìn)電機(jī)部分

步進(jìn)電機(jī)和蜂鳴器的原理都是按照一定的頻率改變通用輸出口的高低電平來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或蜂鳴器。18個(gè)McBSP引腳^[3-5]：當(dāng)MCBSP的發(fā)送和接收部分處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，可以將BCLKX0/1/2，BCLKR0/1/2，BDR0/1/2，BFSX0/1/2，BDX0/1/2作用通用I/O引腳，引腳主要由引腳控制寄存器(PCR)控制。對(duì)通用I/O進(jìn)行的操作主要是設(shè)置通用串口寄存器，涉及到的寄存器有串口控制寄存器SPCR1，SPCR2和引腳控制寄存器PCR。

2.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括三大功能模塊：通行認(rèn)證、修改密碼、音樂播放，其核心部分是音樂播放，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體框圖如圖3所示。

(1) 通行認(rèn)證

通行認(rèn)證需要完成的任務(wù)是判斷輸入的通行證是否正確。在通行證輸入頁面，液晶屏顯示當(dāng)前的密碼位，當(dāng)該位密碼輸入以后，將顯示一個(gè)“*”符號(hào)，我們?cè)O(shè)定的密碼位數(shù)為6位，密碼的符號(hào)可以為鍵盤上的“0”～“9”，當(dāng)6位密碼完整輸入以后，反白顯示“F確認(rèn)”菜單，提示確認(rèn)密碼。如果用戶發(fā)現(xiàn)密碼輸入有誤，可以隨時(shí)按照屏幕上的提示“E重新輸入密碼”即按E鍵重新輸入密碼。如果此時(shí)用戶想放棄進(jìn)入音樂播放系統(tǒng)的請(qǐng)求，可以按照屏幕提示“D退出”按D鍵返回到待機(jī)頁面。如果連續(xù)輸錯(cuò)密碼三次系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。密碼正確進(jìn)入系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入音樂播放界面。

(2) 修改密碼

系統(tǒng)的密碼保存在password變量中，可以通過修改password變量值來修改密碼。在修改密碼之前一定要先輸入舊密碼，防止密碼被任意篡改。在輸入新密碼的過程中，為保證新密碼是用戶要設(shè)定的密碼，程序要求輸入兩次新密碼，在確認(rèn)兩次輸入一致時(shí)才更新密碼。在密碼不一致的情況下返回設(shè)定密碼頁面。

(3) 音樂播放

如圖4所示，進(jìn)入音樂播放主菜單后，系統(tǒng)會(huì)提示用戶選擇需要播放的曲目，用戶選擇好播放曲目進(jìn)入播放界面。此時(shí)的播放界面主要有以下幾個(gè)功能：音樂播放，音樂暫停，回放，快進(jìn)，退出系統(tǒng)等。在音樂播放時(shí)鍵入0后音樂播放暫停，進(jìn)入暫停頁面，暫停后用戶可以選擇上一曲或者下一曲也可以選擇繼續(xù)播放，如果用戶想選擇其他播放曲目，可以通過回到播放主菜單的方式去選擇所需要的播放曲目。

3 系統(tǒng)測試結(jié)果及分析

我們完成了一個(gè)音樂播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，主要功能有通行認(rèn)證、自動(dòng)開門、自動(dòng)報(bào)警、音樂播放和密碼修改等，圖4示出了系統(tǒng)的部分測試結(jié)果。

系統(tǒng)首先顯示基本頁面，頁面的信息可以按需要進(jìn)行設(shè)定，然后進(jìn)入歡迎頁面(a)，隨后出現(xiàn)提示頁面，用戶按A或B鍵來修改密碼或進(jìn)入音樂播放系統(tǒng)。

若進(jìn)入音樂播放系統(tǒng)，則首先應(yīng)輸入密碼進(jìn)行通行驗(yàn)證，如圖4(b)所示，當(dāng)密碼達(dá)到6位時(shí)，F(xiàn)確認(rèn)鍵閃爍顯示，以提示用戶，密碼正確則顯示(c)頁面，密碼錯(cuò)誤則進(jìn)入重置密碼頁面和報(bào)警頁面(d)，允許用戶輸入三次密碼，否則報(bào)警，按 D鍵則退出系統(tǒng)。(e)圖為曲目選擇頁面，用戶可按數(shù)字鍵(1，2，3，4)選擇相應(yīng)的歌曲播放，在曲目播放頁面(f)中，用戶可完成暫停、回放、快進(jìn)和退出等功能，其中在暫停頁面，還可完成繼續(xù)、上一曲、下一曲、返回主菜單和退出系統(tǒng)等功能，(g)為退出系統(tǒng)頁面，同時(shí)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)以同步關(guān)門。

若進(jìn)入修改密碼頁面，用戶先輸入舊密碼，這是防止他人惡意篡改密碼，在連續(xù)兩次輸入新密碼后，提示用戶密碼已經(jīng)修改成功，并進(jìn)入系統(tǒng)，修改密碼頁面如圖4(h)所示。

4 結(jié) 語

我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)基于ICETEK-VC5416-USB/ PP-EDU型DSP教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的音樂播放實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備了音樂播放系統(tǒng)的基本功能，即液晶顯示、鍵盤輸入、歌曲播放、快進(jìn)、回放、暫停等，在此基礎(chǔ)上，我們還添加了系統(tǒng)的安全認(rèn)證和密碼修改功能，使得該系統(tǒng)功能更完善。本系統(tǒng)能夠在實(shí)驗(yàn)箱上穩(wěn)定運(yùn)行，具有簡潔、直觀、安全等優(yōu)點(diǎn)。另外，系統(tǒng)還用到了實(shí)驗(yàn)箱上多個(gè)硬件模塊和多個(gè)DSP片內(nèi)外設(shè)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力提供了良好的實(shí)驗(yàn)方案。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］北京瑞泰創(chuàng)新科技有限公司.ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說明書[Z].2003.

［2］李維諟，郭強(qiáng)，周云仙.液晶顯示應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2002.

［3］張雄偉，陳亮，徐光輝.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

［4］尹勇，歐光軍，關(guān)榮鋒.DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS使用指南[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［5］清源科技.TMS320C54X DSP應(yīng)用程序設(shè)計(jì)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［6］Andrew Bareman，Warren Yates.Digital Signal Processing Design[M].London:Pitman，1988.

［7］Sekikawa S，Araia I，Suzuki A A Watanabe，et al.A Fast DSP-based Calorimeter Hit Scanning System[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research，1997:190-194.

作者簡介

竺錦梁 男，1983年出生，浙江紹興人，在校本科生。主要從事電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究。