基于Cortex-M3的MP3播放器设计

4 系统软件设计

本系统的软件由集成开发工具 RealView MDK专业版开发，它具有强大的编译、链接和调试功能。软件结构如图3所示。本系统的工作过程大致为：STM32通过SPIl从SD卡中读取 MP3／WMA文件，将所读取的数据流通过SPl2发送到VSl003解码器中播放；PC机可通过USB总线读写SD卡的内容，传送MP3／WMA等文件；LCD显示屏用于显示MP3的文件名、播放状态。五维摇杆左右摇动控制播放上一首／下一首，上下摇动控制音量，按下则控制播放／暂停。



由于SPIl读取SD卡文件的速度远超过VSl003播放数据流的速度，因此VSl003在播放来自SPI2的数据流期间，SPIl能从SD卡中读取下次播放所需的数据，不会产生声音不连续的情况。由于使用了2个SPI接口，相互之间无干扰，且提高了文件系统的效率，因此本系统能得到非常高品质的音乐。

限于篇幅，下面仅介绍软件的两个核心模块。

4．1 SD模块

SD模块主要提供SD卡驱动以及对 FAT文件系统操作的函数，FAT文件系统支持长文件名。该模块主要含有2个文件msd．c和fatl6．c。下面分别介绍其主要函数的功能。

4．1．1 msd．c

该文件用于提供SD卡的驱动，主要包括以下函数。

    SPI_Config：配置与SD卡相连接的SPIl及相关GPIO。
    MSD_Init：初始化SD卡通信。
    Get_Medium_Characteristics：获取SD卡的容量和块大小等相关信息。
    MSD_GoIdleState：令SD卡处于空闲态。
    MSD_SendCmd：向SD卡发送命令。
    MSD_GetResponse：从SD卡获取响应。
    MSD_GetStatus：获取SD卡的状态。
    MSD_WriteBlock：向SD卡写入1个块的数据。
    MSD_ReadBlock：从SD卡读取1个块的数据。
    以下是函数MSD_ReadBlock的实现：




4．1．2 fatl6．c

该文件提供对FATl6文件系统的支持，主要包含以下函数。

    ReadMBR：读取MBR数据结构。
    ReadBPB：读取BPB数据结构。
    ReadFAT：读取文件分配表指定项。
    ReadBloek：读取SD卡的一个扇区。
    FAT_Init：获取FATl6文件系统的基本信息。
    DirStartSec：获取根目录的开始扇区号。
    DataStartSec：获取数据区的开始扇区号。
    ClusConvLBA：获取一个簇的开始扇区号。
    LBAConvClus：转换扇区号与簇号之间的关系。
    GetFileName：获取指定文件的首扇区号。
    ListDateTime：列出文件或子目录创建的时间日期。
    SearchFoler：在指定范围内查找文件或子目录。
    ListDir：列出指定范围内的文件或子目录及相关信息。
    FAT_FileOpen：打开指定文件。
    FAT_FileRead：读取文件数据。

4．2 VSl003模块

VSl003模块主要提供对解码芯片VSl003的驱动，为应用层播放音频数据、控制音量声道等提供基本接口。该模块主要含文件vsl003．c。其主要函数的功能如下。

    vsl003．c文件主要提供VSL003芯片的驱动，包含以下几个主要函数。
    VSL003_Config：配置STM32与VSl003连接的相关引脚，包括SPl2、PA0、PAl、PA2、PA3。
    SPIGetChar：通过SPI从VSl003读取1个字节。
    SPIPutChar：通过SPI向VSl003写入1个字节。如果是MP3／WMA数据流，则VSl003将开始解码并播放。
    Mp3ReadRegister：读取VSl003寄存器的值。
    Mp3WriteRegister：写VSl003寄存器。
    Mp3Reset：VSl003复位，包括软件复位和硬件复位。
    Mp3SoftReset：VSl003软件复位，设置时钟、采样率、重音、音量、立体声等参数，一般在2首乐曲之间需要一次软件复位。
    VsSineTest：播放正弦声波，用于测试VSl003和STM32的连接是否完好。

结语

本文提出了一种基于STM32的MP3播放器设计方案，并使用ARM开发工具RealView MDK实现了该方案的原型。尽管该方案无法作为一个通用MP3的方案，但是对于某些音频需要的工业控制、汽车电子、医疗电子等方案具有一定的参考性。另外，本系统综合使用了STM32处理器的多个外围接口，也可供读者学习参考。

参考文献

   1. ST Microelectronics RM0008 Reference Manual(Medium and Hight-density STM32F101xx and STM32F103xx Advanced ARM-based 32-bit MCUs) 2008
   2. VLSI Solution VS1003 User Mannual.Version 1.03 2008
   3. ARM Limited Cortex-M3 Technical Reference Manual 2005
   4. 李宁 ARM 开发工具 ReaIView MDK使用入门 2008

作者：武汉理工大学 李宁  熊刚  徐良平
来源：单片机与嵌入式系统应用 2009 (2)