基于嵌入式系統的多媒體音樂(lè )播放器

摘要：為了改善音樂(lè )播放器傳統界面，擴充功能，提高音質(zhì)，基于ARM7嵌入式系統平臺和FAT 32文件系統，設計了一款帶有文本閱覽功能的多媒體音樂(lè )播放器。它不僅能正確識別并顯示存儲在SD，MMC等存儲卡內的音頻文件，支持環(huán)繞立體聲調節和重低音調節，還可通過(guò)液晶屏瀏覽存儲在存儲卡內的中、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)驗證，實(shí)現了4種以上不同的音效，滿(mǎn)足使用者對音效的不同喜好。實(shí)現了環(huán)繞立體聲調節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，具有友好的人機界面。
關(guān)鍵詞：ARM7；SD卡；多媒體播放器；VS1053

0 引言
嵌入式系統具有處理速度快、低功耗、體積小、功能強大且易于移植等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應用。MP3(Moving Picture Experts Group Audio LayerⅢ)全稱(chēng)是動(dòng)態(tài)影像專(zhuān)家壓縮標準音頻層面3。它設計用來(lái)大幅度地壓縮音頻數據量，并實(shí)現重放的音質(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)，可以在有限的存儲空間內存放更多的音頻信息?，F在的數字音樂(lè )播放器市場(chǎng)，采用ARM主控+DSP音頻解碼芯片+SD存儲卡所構成的數字音樂(lè )播放系統具有強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)域內有著(zhù)較強的生命力。本文針對嵌入式系統的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，設計了基于嵌入式系統的MP3播放器。

1 系統組成
系統主要由主控制器LPC2138、音頻解碼芯片VS1053、存儲設備SD卡、顯示設備OCM12864、輸入設備鍵盤(pán)和系統供電電源組成。其中各部分電路均采用模塊化設計，各模塊之伺通過(guò)杜邦線(xiàn)進(jìn)行連接。系統框圖如圖1所示。

2 硬件系統
2．1 主控系統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存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最高時(shí)鐘速率下運行。ARM7體系為32位構架，它在處理數據時(shí)相對于8位單片機效率明顯提高，在處理文件系統所需要的大量的長(cháng)整形數據的乘除運算時(shí)這種優(yōu)勢更為明顯。同時(shí)它的硬件SPI，SSP總線(xiàn)控制器可以使控制器方便的與外部擴展設備進(jìn)行連接。而且它的性?xún)r(jià)比較高，很適合用來(lái)做數字音樂(lè )播放系統的主控制器。
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)繞立體聲調節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90 dB以上，滿(mǎn)足系統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定性。系統晶振采用11.059 2MHz的外部晶振，通過(guò)內置的PLL倍頻電路，可以將主頻升高到44．236 8 MHz，滿(mǎn)足系統要求。I／O資源分配如表1所示。

LPC2138具有2個(gè)獨立的SPI總線(xiàn)控制器(其中一個(gè)由SSP配置得到)，SD卡均可通過(guò)SPI總線(xiàn)和處理器通信。將SPI接口分配給SD卡。
對于液晶屏，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(數據線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn))即可。
對于鍵盤(pán)部分，考慮到使用者操作的便捷性，共設計了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)化了硬件設計和程序設計。