ALIENTEK STM32开发板 MP3播放器(VS1053)资料

张洋 · 发表于 2012-1-7 01:20:31

ALIENTEK STM32开发板 MP3播放器实验

1 MP3 简介

MP3 是MPEG Audio Layer3 的简称，其实MP3 就是一种音频压缩技术。通过这个技术，MP3 可以将音乐以1:10 甚至1:12 的压缩率压缩，从而大大降低了音乐文件的体积。不过MP3是一种有损压缩，但其压缩过后还是可以保持很好的音质。正是因为MP3 体积小、音质高的特点，使得MP3 格式的音乐在网络上大为传播。MP3 通过丢弃脉冲编码调制（PCM）音频数据中对人类听觉不重要的数据，从而达到了小得多的文件大小。一首60M 左右的WAV 无损音乐，压缩为MP3 后，一般只有3~4M 左右，由此可见MP3 大大节省了我们的存储空间。因为MP3 大行其道，各式各样的MP3 播放器也是层出不穷，这里我们介绍一款音频解码芯片，本章我们将利用这个解码芯片来播放MP3 等音乐。本章我们将通过ALIENTEK 的音频解码模块来做MP3 的播放。该模块的外观图如1 所示：

图1 中，左边的是正面图，右边的是背面图。图中的主控芯片用的是VLSI 的VS1003。VS1003 是由荷兰VLSI 公司出品的一款单芯片MP3/WMA/MIDI/WAV 音频解码和ADPCM 编码芯片，它拥有一个高性能的DSP 处理器核VS_DSP，5K 的指令RAM，0.5K 的数据RAM，通过SPI控制，具有4 个通用IO 口和一个串口，芯片内部还带了一个可变采样率的ADC、一个18 位的立体声DAC 及音频耳机放大器。
VS1003 的特性如下：
●能解码 MPEG 1 和MPEG2 音频层 III（CBR+VBR+ABR）；WMA 4.0/4.1/7/8/9
5-384kbps 所有流文件；WAV(PCM+IMAAD-PCM);产生MIDI/SP-MIDI 文件。
●对话筒输入或线路输入的音频信号进行IMAADPCM编码
●支持 MP3 和WAV 流
●高低音控制
●单时钟操作12..13MHz
●内部PLL锁相环时钟倍频器
●低功耗
●内含高性能片上立体声数模转换器，两声道间无相位差
●内含能驱动30 欧负载的耳机驱动器
●模拟，数字，I/O 单独供电
●为用户代码和数据准备的5.5KB片上RAM
●串行的控制，数据接口
●可被用作微处理器的从机
●特殊应用的SPI Flash引导
●供调试用途的UART接口
●新功能可以通过软件和4 GPIO 添加

VS1003 通过SPI 接口来接受输入的音频数据流，它可以是一个系统的从机，也可以作为独立的主机。这里我们只把它当成从机使用。我们通过SPI 口向VS1003 不停的输入音频
数据，它就会自动帮我解码了，然后从输出通道输出音乐，这时我们接上耳机就能听到所播放的歌曲了。ALIENTEK 音频解码模块是一个通用的解码模块，除了支持VS1003 以外，还可以支持VS1053。VS1053 的性能比VS1003 更加强劲，不过价格也相对较高。这里我们不做介绍，接来我们看看该模块的原理图，如图2 所示：

VS1003 通过7 根线同主控芯片连接，他们是：VS_RST、VS_DREQ、VS_MISO、VS_MOSI、VS_SCK、VS_XDCS、VS_XCS。
其中VS_RST 是VS1003 的复位信号线，低电平有效。VS_DREQ 是一个数据请求信号，用来通知主机，VS1003 可以接收数据与否。VS_MISO、VS_MOSI 和VS_SCK 则是VS1003 的SPI接口他们在VS_XCS 和VS_XDCS 下面来执行不同的操作。VS1003 的SPI 支持两种模式：1，VS1002 有效模式（即新模式）。2，VS1001 兼容模式。
这里我们仅介绍VS1002 有效模式（此模式也是VS1003 的默认模式）。
详细介绍请下载文档

关于VS1003 的介绍，我们就介绍到这里，更详细的介绍请看VS1003 的数据手册。接下来我们说说如何控制通过最简单的步骤，来控制VS1003 播放一首歌曲。
1）复位 VS1003
这里包括了硬复位和软复位，是为了让VS1003 的状态回到原始状态，准备解码下一首歌曲。这里建议大家在每首歌曲播放之前都执行一次硬件复位和软件复位，以便更好的播放
音乐。
2）配置 VS1003 的相关寄存器
这里我们配置的寄存器包括VS1003 的模式寄存器（MODE）、时钟寄存器（CLOCKF）、音调寄存器（BASS）、音量寄存器（VOL）等。
3）发送音频数据
当经过以上两步配置以后，我们剩下来要做的事情，就是往VS1003 里面扔音频数据了，只要是VS1003 支持的音频格式，直接往里面丢就可以了，VS1003 会自动识别，并进行播放。不过发送数据要在DREQ 信号的控制下有序的进行，不能乱发。这个规则很简单：只要DREQ变高，就向VS1003 发送32 个字节。然后继续等待DREQ 变高，直到音频数据发送完。经过以上三步，我们就可以播放音乐了。这一部分就先介绍到这里。

2 硬件设计
本章实验功能简介：开机检测SD 卡和字库是否存在，如果检测无问题，则开始循环播放SD 卡根目录的歌曲，在TFTLCD 上显示歌曲名字、播放时间、歌曲总时间、歌曲总数
目、当前歌曲的编号等信息。KEY0 用于选择下一曲，KEY1 用于选择上一曲，而KEY_UP用于暂停/播放。本实验用DS1 来象征性的指示程序的运行（实际是指示一个簇的结束）。
本实验用到的资源如下：
1）STM32F103RBT6。
2）DS1。
3）TFTLCD 液晶模块。
4）SD 卡。
5）KEY0、KEY1、KEY_UP。
6）ALIENTEK MP3 解码模块
除了 6，其他的几个部分，在之前的实例中都已经介绍过了，在此就不多说了，这里们重点看看ALIENTEK MP3 解码模块和ALIENTEK MiniSTM32 开发板的连接。其连接关系如表6 所示：

详细文档和代码见附件：