基于A(yíng)VR單片機的U盤(pán)MP3設計與實(shí)現

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，MP3播放器向著(zhù)大容量，小型化發(fā)展。但播放器與存儲器一體化的設計使得MP3難以擴充容量以容納更多的歌曲。將播放器與存儲器分離是MP3目前發(fā)展的另一方向。本文介紹了一種利用AVR控制以HOST USB方式讀取U盤(pán)的音樂(lè )文件并將其解碼的播放的解決方案。本方案同時(shí)具備讀取音樂(lè )標簽，U盤(pán)電子書(shū)，貪吃蛇游戲等功能，具有商業(yè)價(jià)值。

　　1　系統功能簡(jiǎn)介

　　本設計主要完成對存儲在U盤(pán)中的音樂(lè )及文本等信息的讀取操作，能夠完成U盤(pán)內MP3音樂(lè )數據的播放及標簽信息的顯示，實(shí)現播放器與存儲器分離，并在此基礎上完成電子書(shū)，貪吃蛇游戲等功能。

　　2　系統芯片選擇

　　本設計MCU選擇ATMEL公司的ATmega64作為主控芯片。ATmega64是高性能、低功耗的8位AVR微處理器，具有先進(jìn)的RISC結構。64K字節系統內可編程Flash，2K字節EEPROM，4K字節片內SRAM，64個(gè)引腳，53個(gè)可編程I/O口，具有可工作于主機/從機模式的SPI串行接口音頻解碼芯片選擇芬蘭VLSI公司生產(chǎn)的VS1003。VS1003是一款具有MP3/WMA/MIDI音頻解碼及ADPCM編碼功能的芯片，它包含一個(gè)高性能，低功耗的DSP內核VS_DSP，工作數據存儲器，為用戶(hù)應用提供5KB的指令RAM和0.5KB的數據RAM。一個(gè)串行的控制和數據接口，4個(gè)通用I/O口，一個(gè)UART，一個(gè)高質(zhì)量可變采樣率的ADC和立體聲DAC，一個(gè)耳機放大器和地線(xiàn)緩沖器。

　　USB通信芯片選擇CH375，CH375是一個(gè)USB總線(xiàn)的通用接口芯片，支持USB-host主機方式和USB-DEVICE/SLAVE設備方式。在本地端，CH375具有8位數據總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及終端輸出，可以方便地掛接到單片機等控制其的系統總線(xiàn)上。內置控制傳輸的協(xié)議處理器，簡(jiǎn)化常用的控制傳輸。支持低功耗模式。

　　3　系統硬件電路設計

　　3.1　MP3解碼芯片與ATmega64的硬件連接

　　VS1003使用同步串行總線(xiàn)SPI通信，ATmega64內部集成有SPI總線(xiàn)控制器，故將SCLK，MOSO，MOSI直接與MCU的SPI控制引腳相連接即可。另外將XCS，XRES，DREQ，XDCS分別于PB4~PB7相連接，即可完成對解碼芯片的控制。

　　3.2　CH375與ATmega64的硬件連接

　　本設計中，CH375工作在HOST模式下，八位雙向數據總線(xiàn)D0~D7分別于MCU的PD0~PD7相連接，實(shí)現數據與命令的并行傳輸。A0，RD，WR，INT，CS分別于PC3~PC7相連接。這種連接可以很方便的將CH375掛接到各種MCU系統總線(xiàn)上。

　　3.3　彩屏與ATmega64的硬件連接

　　彩屏與MCU實(shí)現并口數據命令傳輸，將其16位數據命令口與MCU的PA0~PA7以及PE0~PE7相連接，另外將彩屏的片選CS，數據命令選通RS，寫(xiě)選通WR，讀選通RD，及復位RST分別于MCU的PG0~PG4相連接。

　　系統啟動(dòng)后，在A(yíng)Tmega64的控制下，首先將數據從U盤(pán)中取出，如果是音頻數據，則直接送入VS1003進(jìn)行解碼，VS1003將接收到的數據解碼后轉換為模擬音頻后，通過(guò)功率放大器輸出。若收到的是文本數據，則進(jìn)行字符格式轉換，并在液晶屏上顯示出來(lái)。

　　4　系統軟件設計

　　系統軟件的設計主要分為VS1003的驅動(dòng)程序，CH375的驅動(dòng)程序，彩屏的驅動(dòng)程序以及整體的整合。(分別為：vs1003.cch375.c TFT_ili9320.c mp3_play.c )

　　4.1　FAT文件系統管理

　　一個(gè)FAT文件系統包括四個(gè)不同的部分。保留扇區，FAT區，根目錄區，數據區。其中保留區中的第一個(gè)分區必須是BPB，也稱(chēng)作“引導扇區”，因為它含有對文件系統進(jìn)行識別的關(guān)鍵信息，計算機將以此信息識別存儲器文件格式，因此十分重要。

　　FAT區包含有兩份文件分配表，這是出于系統冗余考慮，盡管它很少使用，即使是磁盤(pán)修復工具也很少使用它。它是分區信息的映射表，指示簇是如何存儲的。根目錄區是在根目錄中存儲文件和目錄信息的目錄表。在FAT32下它可以存在分區中的任何位置，但是在早期的版本中它永遠緊隨FAT區域之后。數據區是實(shí)際的文件和目錄數據存儲的區域，它占據了分區的絕大部分。

　　4.2　U盤(pán)的讀取

　　由于CH375內置控制傳輸的協(xié)議處理器，因此讀取U盤(pán)可以通過(guò)控制CH375的寄存器來(lái)進(jìn)行U盤(pán)的讀取。CH375以C語(yǔ)言子程序庫提供了USB存儲設備的文件級接口，這些應用層接口A(yíng)PI包含了常用的文件級操作，可以移植并嵌入到常用的單片機程序中。CH375的U盤(pán)文件級子程序庫具有以下特性：支持常用文件系統，支持多級子目錄，可以支持小寫(xiě)字母或者長(cháng)文件名，支持文件打開(kāi)、新建、刪除、讀寫(xiě)以及搜索等。CH375的文件級子程序庫需要大約600Byte的隨機存儲器RAM作為緩沖區。文件級子程序庫的所有API在調用后都有操作狀態(tài)返回，但不一定有應答數據。主要子程序如下：

　　(1)初始化CH375芯片： CH375Init; ( 2 )打開(kāi)文件：CH375Fileopen;(3)枚舉或者搜索文件：CH375FileEnumer;(4)關(guān)閉文件： CH375FileClose; (5)以扇區為單位從文件讀數據：CH375FileReadX; ( 6 )以扇區為單位向文件寫(xiě)數據：CH375FilewriteX。