基于8位单片机和闪存的声音播放器设计

提出一种在单片机系统中比较简单地使用大容量NAND Flash存储器的方法。与一般方法相比，编写应用程序的程序员不需要掌握计算机文件系统的规范，只要按照NAND Flash的读、写、擦除等时序对其进行操作，把NANDFlash当成NOR Flash或SRAM来对待，这样存储器的物理地址对程序员而言是透明的，只需要在遇到坏块(BAD BLOCK)时跳过该块就可以了。

该方法降低了使用NAND Flash存储器的难度和成本，且不仅适用于EPG3231，也可以推广到一般的8位单片机系统中使用。

　　在从事单片机的教学中，由于学生对有声音和显示的制作项目更感兴趣一些。因此，在学习过程中这种兴趣往往能让他们完成项目，获得成就感，从而学到更多的东西。

　　目前在技术上，声音的存储大都使用大容量的NAND Flash，但一般按照文件系统的方式存储，这对学生有一定的难度。本声音播放器的声音文件采用非文件方式存储在NAND Flash中，这样在不需要太多背景知识的情况下，可以比较简单地使用大容量的NAND Flash存储器，降低了使用NAND Flash存储器的难度和成本。

　　1 声音播放器总体设计方案

　　声音播放器总体设计框图如图l所示。其中存储器用于存放声音文件，单片机将存储器中的声音文件名显示在显示器上，并根据按键选择要播放的声音文件，从存储器中将声音文件的数据送到内部的D／A转换器，D／A的输出通过功放放大后送到喇叭放出声音。

　　其中，在选择存储器时，应满足大容量、非易失、价格便宜等条件，根据上述条件，NAND Flash为最佳选择，这里选用K9G8G08型NAND Flash，其容量是1 G字节。对于WAV格式的语音信息，8 bit、22．05 kHz、单声道足以满足一般需求，而对于音乐(歌曲)来讲，44．1 kHz的采样频率也能达到较好效果，因此，该器件中能存储约800 min语音或400 min音乐；显示器采用122x32的LCM，内置控制器为SEDl520，可以显示14个汉字或28个英文字符；按键主要有放音／暂停、停止、上翻、下翻等，采用独立式按键；单片机选用ELAN的EPG3231，该器件与5l系列单片机使用相似。

　　设计声音播放器关键需要考虑：声音数据以何种格式、何种方式载入K9G8G08。一种可直接用一个U盘，通过计算机将数据下载到K9G8G08中，声音数据以文件方式存放。但这样必须在单片机中完成与U盘的接口连接，并且要熟悉计算机的文件格式，这对单片机的初学者来讲难度比较大。另一种是将声音数据按顺序存放在K9G8G08中(遇到坏块时跳过即可)，这样数据存放的物理地址对开发者来讲是透明的，再使用下载器就可以将声音数据载入K9G8G08中。如果将下载器和声音播放器做在一起，同样可以在线下载数据。

　　2 声音播放器硬件电路设计

　　2．1 K9G8G08简介

　　K9G8G08是三星公司生产的1 Gx8 bit的NAND Flash存储器，工作电压为2．7～3．6 V，内部存储结构为(2 K+64)字节／页×128页／块×4096块。外部电路通过共用的8位I／0端口分时访问其命令寄存器、地址寄存器和数据寄存器，实现对器件读、写和擦除等操作。其存储器的命名方式参见文献。K9G8G08采用48引脚的TSOP封装，其引脚配置如图2所示。

　　2．2 EPG3231简介

　　EPG323l是ELAN公司的8位RISC单片机，它有11个8位并行口、1个8位电流输出型的D／A、1个10位逐次逼近型A／D、1个通用异步收发器UART、1个8，16，24位的串行外设接口SPI、3个定时器等，硬件资源丰富，还支持手写识别、语音识别、ADPCM编解码等功能。另外，EPG3-23l的速度较快，在时钟频率为16 MHz时，指令周期为125 ns。

　　2．3 EPG3231与K9G8G08的电路连接

　　图3为EPG3231与K9G8G08的电路连接图。图中没有给出K9G8G08，只给出了EPG323l的基本电路及用网络标号标出的与K9G8G08的连接引脚。K9G8G08的19引脚是写保护，在实际电路中接+3．3 V(不保护)。需要说明的是，EPG323l的D／A输出是48引脚(PBl)，输出电流信号，需要将其输出转换为电压信号再送至后续的功放。其中比较简单且可行的做法是在PBl与地之间接一只电阻来完成电流与电压的转换，关键是该电阻的取值。若电阻阻值较大，输出波形的上部会出现限幅失真；若阻值较小，则不能最大限度地利用D／A的动态范围。因此确定该电阻阻值的方法是：先接一只可调电阻，写一段测试程序，向D／A反复连续地送00～FFH的数值，通过示波器观察PBl输出，调整可调电阻，使输出为不失真的锯齿波，且最高点为3．3 V(即参考电源VREX(70引脚)电压)。

另外，图3中使用EPG323l的D端口(PD0～PD7)与K9G8G08的I／O端口相连，这个端口必须是双向的，使用其他的双向端口也可以，但不要使用J端口和K端口，这两个端口适用按键的输入／输出(矩阵键盘