基于51单片机(ch375)的MP3播放器

1、基于 51 单片机的 MP3 音乐播放器设计1 1 系统功能简介本设计主要完成 U 盘的识别和数据的读取，并将 U 盘中读取的 MP3 文件 解码播放出流畅的音乐，完成 MP3 播放器的存储与解码的分离。系统功能主 要包括读取 U 盘数据和 MP3 解码播放 2 部分。实现设计功能需要 USB 接口 芯 片、MP3解码芯片、主控制器和其他外围电路。考略难易程度和实际实现程度，这里的 MP3 只提供从 u 盘的根目录读取 MP3 格式的文件（不包括 wma ，wmv ，midi 格式），而且 u 盘的文件格式必须为 F AT32 。再者，考略到单片机的运行速度较慢，如果文件的采样频率额过高，可

2、能会造成播放断断续续，因此读取的 MP3 文件的采样频率事先转化为频率 64k ps ，这样可以获得较好的音质。2. 主要芯片的选取2.1单片机的选取由于解码和播放有很高的速度要求，且需要单片机有较大的 ROM和RAM，这 里我们选取了 STC12C5A60S2 。 STC12C5A60S2 是新一代 51 单片机， 是传统 51 单片机的升级换代产品，可实现“ 1 个时钟/机器周期”，在同等晶振下运行 速度可以达到传统单片机的 12 倍。在这里，我们采用 22.1184M.2.2USB 总线接口芯片的选取通过比较部分参数， 我们选择南京沁恒电子生产的一款 USB 通用接口芯片 CH375 。

3、 CH375 是一个 USB 总线的通用接口芯片， CH375 芯片支持 HOST 主 机方式和DEVICE设备方式，在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、 片选控制线以及终端输出， 可以方便地挂接到单片机等控制器的系统总线上。 最 重要的是， 该芯片内置固件处理海量存储设备的专用通讯协议， 可以使我们的编 程难度大大减小。内部集成了 PLL 倍频器、主从 USB 接口、数据缓冲区、被动 并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议 处理器、通用的固件程2.3音频解码芯片的选取音频解码芯片选择芬兰 VLSI公司生产的VSI003 VSI003具有MP3/wMA /MIDI解码和A

4、DPCM编码功能，他内部包含一个高性能、低功耗的DSP处理 核（VSD 一 SP），为用户应用提供5KB的指令RAM和0.5kb的数据RAM。串行 的控制和数据接口，4个常规用途的I/O 口，一个UART，也有一个高品质柯便 采样率的ADC和立体声DAC，还有一二耳机放大器和地线缓冲器。3. 模块实物图在实际作品中，由于USB总线接口芯片CH375和音频解码芯片VS1003都是 贴片元件，考略到焊接难易程度、开版的繁琐程序和设备的缺乏，所以均采用现 成的模块，即CH375模块和VS1003模块。CH375模块VS1003模块4. 原理图F面的电路图我们不给出模块的内部原理图，只引出所需要的引脚

5、: RPtC1C222. U64N%、1,vsl003*1S*ND SCK1930PF. :a:VCC5D132WK .10 11 12 H1415 伯17JlE2627Mch375ftD5DCD7ACCINTURRD引脚说明:（1）MP3模块（5V供电）VS_SO P16VS_XDCS P05VS_SCK P17V S_XRSTP10（2）Ch375模块（5V供电）D7-D0POCS P21 AO P20GND 电源地VS_SI P15VS_DREQ P11VS_XCS P06GND 电源地RD P37 WR P36 INT P32备注：由于 proteus 没有 STC12C5A60S2

6、，所以用 89c52 单片机替代，个别引 脚有略微区别，到时以实际的为准5. 连接与控制51 USB 接口芯片 CH375 与 MCU 的连接与控制CH375 可以方便地挂接到 MCU 系统总线上， MCU 通过 CH375 按照相应 的 USB 协议可以很方便地与其他 USB 设备进行通信。本设计中 CH375 工作在 USBHOST模式下，将8位并行数据线 DOD7与STC12C5A60S2 的P0 口相 连实现数据与命令的并行传输，RD , WR和CS分别为读选通、写选通和片选，低电平有效； INT 中断请求为低电平有效；地址输入线 AO 为高电平时选择命令 端口，可以向 CH375 写

7、人命令；当 AO 引脚为低电平时选择数据端口，可以向 CH375 读写数据。当CH375工作在主机方式时 MCU通过RD，WR，片选CS、中断INT和地址 线AO的综合控制，完成与CF1375的通讯，通过USB接口实现从U盘读写数 据的功能。INT引脚和MCU的外部中断输入引脚相连，当有 U盘插入时1NT 变为低电平触发外部中断，当 CS， RD 和 AO 都为低电平时， CH375 中的数据 可以通过D7DO输出；当CS，wR和AO都为低电平时，D7DO上的数据 被写入CH375芯片中；当CS和wR都为低电平AO为高电平时，D7 一 DO中 的数据可作为命令码写入 CH375 芯片中。52

8、MP3 解码芯片与 MCU 的连接与控制VSl003 通过同步串行总线 SPI 与 STC12C5A60S2 进行命令和数据的传 输。由于 STC12C5A60S2 内部集成有 SPI 总线模块，只要正确写 SPI 相关寄 存器就能轻松控制 SPL 这种硬件 SPI 总线减小了软件设计的困难。 VSl003 的 SPI 接口具有 2 种工作模式：新模式和兼容模式。设置寄存器 SM_SDI 。 NEW 为1使VSI003处于新模式，此时设置SMSDISFIARED为O ,控制信号和数据 信号的传送将分别采用 xCS 和 xDCS 作为同步信号。系统启动后，由 MCU 控制将存储于 U 盘中歌曲的

9、码流信息送入到 VSI003 芯片中，通过 VSI003 芯片解码以及其内含的高质量的立体声 DAC 和耳机驱动 电路，实现 MP3 歌曲的播放功能。6. 软件编程61 U 盘文件管理系统U 盘采用的文件系统一般都为 FAT 文件系统他将存储空间分为 5 部分：主 引导扇区(MBR)、DOS引导区(DBR)、文件分配表(FAT)、文件目录表(FDT)和 数据。 Ctt375 提供了 U 盘文件级子程序库，单片机可以直接调用子程序读写 U 盘中的文件数据。在这里，为了降低难度，我们这里只对 FAT32 系统格式的 U 盘进行读取。 因此，我们在会事先将 U 盘格式化为 FAT32 格式。读取时，

10、如果不是 FAT32 会以响声予以提示。62 读取 U 盘数据应用中的单片机读写 U 盘的程序可分成 2 大部分：应用程序和固件程序。 应用程序完成系统的数据处理任务、 外围控制等功能； 固件程序处理底层的 USB 通讯协议、文件系统，数据在 USB 总线上的可靠传输和在 U 盘上的存取操作。 CH375 内置了处理海量存储设备的专用通信协议的固件，所以嵌入式系统的单 片机可以通过 CH375 将 U 盘作为可移动的大容量存储器。 数据读写只需要几条 指令，而不需要详细了解 USB 通信协议。U盘文件的读写方式采取扇区模式以扇区(每个扇区通常是512字节)为基 本单位进行读写操作，从而将 US

11、B 存储设备简化为一种外部数据存储器，单片 机可以自由读写 USB 存储设备中的数据，也可以自由定义其数据结构。本文中 单片机与 U 盘的通讯采用查询中断响应的方式进行CH375 提供了已封装好的库函数 CH375HF6 LIB ，包含大量宏定义方便了 编程。下面列举一些CH375关键操作函数：CH375的初始化函数CH375Liblnit()； 查询 U 盘是否准备就绪函数 CH375DiskReady() ；查询磁盘信息函数 CH375DiskQuery() ；打开指定名称的文件或者目录 CH375FileOpen() ； CH375FileCreate() 为新建文件并打开，如果文件已经

12、存在则先删除后再新建； CH375FileClose() 为关闭当前文件； CH375FileReadX() 以扇区为单位从当前文 件读取数据， CH375FileWriteX() 以扇区为单位向当前文件写入数据。ft .Mr *r “ gIIEl U盒踐農軟忡就理田6. 3 VSI003控制协议VSI003通过一个工作于从模式的SPI串行总线与主机进行数据和控制信 息的交流，控制信号和数据信号的传送分别采用 xCS和xDCS作为同步信号。 数据信号xDCS为低时通过串行接口传送音频数据，当控制信号xCS为低时通过串行接口传送控制命令，控制命令总是为16位，通过读/写不同的寄存器来实现对VSI

13、003的控制。作为从机工作模式，VSI003通过一个信号线DREQ指 示是否允许主机传送数据，当DREQ为高时，VSI003至少可以接受32 kB的数 据或者控制命令。下面介绍新模式下且SM-SDISHARE设置为0时VSI003通信协议的实 现。图4描述了传送数据的工作时序，他以xDCS为同步信号，随着时钟信号 的变化，数据根据控制命令的设置依次从高位或低位送出。控制命令协议包括1个控制指令字节、1个地址字节和1个16位数据字，每次读写控制可以操作 1 个寄存器。读命令和写命令分别为 0x03和0x02，这2种控制命令的工作时序 分别如图5，图6所示。* 3r=g-Hi40 ftOODiVi DiHpiOqij* ,干且、*nrmnnjinjmmwmnnnjic厂V占Mb 丁令件舉占尿I111 VIJIV-MM*1彳_4 MtbOCDO 匸浮 ini innnnnnmmnfinnmmnr iT_/iX* *W#Tin卄帮羽 片圖QO、IV 1S(Aim 叩 nnnn首先完成对 VSl003 和 SPI 总线的初始化，然后等待系统从 U 盘存储介质 中打开 MP3 文件（只读取 U 盘根目录下的 MP3 文件），从