基于STM32的MP3播放系統設計

劉超華,王述運,谷樹山（遼寧省葫蘆島市海軍航空兵學院飛行模擬訓練系,125001）

基于STM32的MP3播放系統設計

劉超華,王述運,谷樹山
（遼寧省葫蘆島市海軍航空兵學院飛行模擬訓練系,125001）

MP3是一種比較收歡迎的播放系統，具有成本低，兼容性好，質量不失真等特點。本文采用STM32系列的32位微控制器，結合解碼芯片VS10039（自動有SD卡，顯示器）等一些設備設計了MP3播放器。其主要功能有：播放VS1003可以解碼大多數音頻格式，支持多種音頻的解碼，以便更好的輸出；通過搖桿的控制播放音頻順序，通過電位高低來控制音量的大小，通過LCD音頻的播放等；電腦通過USB接口對播放器上的存儲卡進行讀取，寫入，刪除等操作，以方便音頻文件多少的控制。從而實現一個真正mp3播放器的設計。

音頻播放器；解碼芯片；STM32V100；VS1003

0 引言

STM32系列32位處理器采用ARM公司的CortexM3內核。VS1003音頻解碼芯片為芬蘭VLSI Solution 公司生產的單片MP3/WMA/MIDI解碼和ADPCM編碼芯片。具有兼容性好，穩定等特點。本文采用STM32系列的32位微控制器，結合解碼芯片VS10039（自動有SD卡，顯示器）等一些設備設計了MP3播放器。。其主要功能有：播放VS1003可以解碼大多數音頻格式，支持多種音頻的解碼，如微軟公司的WAV格式，WMA格式，開源組織的OGG格式，還有德國開發的mp3格式。且音質非常好；以便更好的輸出；通過搖桿的控制播放音頻順序，通過電位高低來控制音量的大小，通過LCD音頻的播放等；電腦通過USB接口對播放器上的存儲卡進行讀取，寫入，刪除等操作，以方便音頻文件多少的控制。從而實現一個真正mp3播放器的設計。

1 系統設計原理

1.1 STM32處理器工作原理

CortexM3是ARM公司推出的基于ARMv7體系架構的處理器核，具有高性能、兼容性好、穩定性好等特點，在嵌入式開發中比較受歡迎。ARMv7 體系架構采用了Thumb2壓縮技術，它是在Thumb壓縮技術的基礎上做了進一步完善，并且保持了對Thumb壓縮技術的支持。在同種條件下， Thumb2技術比純ARM代碼少使用31%的內存，減小了內存開銷，提高了系統性能。在同種條件下比Thumb壓縮技術減少38%的空間。

1.2 電源部分原理

電源是整個系統設計中的關鍵部分，對于整個系統，一個質量好的的、播放時間長的電源和一個合理的電源管理設計是非常重要的。本系統有以下幾種電壓標注：處理器支持電壓+1.8 V，VS1003解碼器兼容+3.3 V、LCD顯示器，總線設計電路，其他操作設備電源電壓都是+5 毫安。所以要做好變壓器的設計工作，這個是非常重要的。

1.3 音頻解碼器介紹

VS1003 是一個支持多種格式的音頻解碼器和ADPCM編碼器。它可以支持高質量DAC,沒有相位誤差，為用戶應用提供5KB的指令RAM 和0.5KB 的數據RAM。4 個常規用途的I/O 口，，也有一個高品質可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有一個耳機放大功能和地線緩沖器。

1.4 液晶顯示原理

1602液晶可以顯示2行16列32個字符，在一些低成本，低功耗的智能物品中比較受歡迎，如計算器，播放器等等。1602液晶顯示器內部模塊已經儲存了160不同的字符圖形，如圖1所示，這些字符有：常用的數字、大小寫字母、還有日文和通用的希臘字符等，每一個字符都存儲在160個字符圖形里面，比如我們常用的數字“0”的代碼是00110000B (30H)，，顯示時模塊把內部存儲30H中的圖形在lcd顯示出來，顯示屏數據“0”就會清楚的顯示。

2 硬件電路設計

本系統在硬件上分為5個模塊：微處理器STM32F103、SD存儲卡、VSl003解碼器、操作處理搖桿Joystick和LCD顯示屏。

MP3播放功能模塊的工作分為兩個部分：

第一部分是順序播放MP3歌曲，該功能需要首先要存儲一些音頻文件，開始工作室VSl003解碼器進行音頻解碼，微處理器STM32F103給解碼器提供數據。然后播放音頻。

直至歌曲結束，通過操作處理搖桿Joystick上面的結束按鈕操作會使該功能提前結束。由于，在SD存儲器每塊包含16kb字節，這種結構可以使存儲器容量很大。微處理器STM32F103讀取SD存儲器上面的數據，通過VSl003解碼器，整個系統開始工作。

第二部分則操作處理搖桿Joystick上的按鈕對播放器音頻文件的控制，可以對播放器音頻播放過程中暫停，結束等等進行操作。在實際操作中還可以對音頻文件切換到上一首，下一首進行操作，在運用中比較人性化。因為整個播放器的功能比較簡單，沒有比較復雜的操作，所以程序都可以比較容易的實現。當MP3播放器通過USB接口插入電腦后，系統執行USB通訊功能模塊功能，通過電腦可以對SD存儲器上的音頻文件進行增加或者刪除。

MP3 Player硬件設計電路圖

如圖2 所示，STM32F103xsh聲音解碼器使用SPI2端口與VS1003芯片的SI、SO、SCLK接口連接；VS1003芯片的控制引腳xCS、xRESET、xDCS分別與STM32F103的PA1、PA0和PA2連接，低電平有效；VS1003的狀態引腳DREQ與STM32F103處理器的PA3連接，低電平表示需要送數據，高電平表示正在處理數據。

圖2 MP3播放器原理

2.1 模塊化電路設計

2.1.1 SD卡模塊

該系統使用STM32內部接口SPIl與SD卡進行讀取操作，由于播放器采用STM103V100-II開發板，此開發板自帶SD卡，所以使用SPI總線與STM32處理器連接，對SD進性讀取操作。如圖3所示

圖3 SD連接器與STM32處理器SPI連接圖

以SD存儲器上面的音頻文件進行讀取，寫入，刪除等等的操作。

2.1.2 音頻解碼器模塊

2.1.3 液晶顯示模塊

LCD液晶顯示模塊主要完成數據顯示、以及對播放器操作的指令的顯示等功能，可為使用者提供音頻播放信息。以及通過按鈕對音頻進行操作狀態。由3.3.4 顯示模塊方案可知，前期為了整個播放器設計的簡化，此次STM32V100開發板有自帶的LCD液晶屏可以做為系統顯示模塊的設計。LCD液晶屏硬件電路如圖5所示

The Design Of MP3 System Based on STM32

Liu Chaohua,Wang Shuyun,Gu Shushan
(Huludao,Liaoning,College of Naval Aviation flight simulation training system,125001)

MP3 is a broadcast system is popular,and has the advantages of low cost,good compatibility, quality characteristic distortion.This paper uses 32 bit STM32 series microcontroller,combined with the decoding chip VS10039(automatic SD card,display)and other equipment design of MP3 player.Its main function has:VS1003 player can decode most audio format decoding,support multiple audio,in order to better output; the rocker control playback of an audio sequence,the potential level to control the volume,through the LCD audio player;computer to read, by card player storage USB interface write,delete operation,to control how much convenient audio file.In order to achieve the design of a real MP3 player.

MP3 Players;CortexM3;STM32V100;VS1003