基于嵌入式系统的多媒体音乐播放器

 

　　嵌入式系统具有处理速度快、低功耗、体积小、功能强大且易于移植等优点而得到广泛的应用。MP3(Moving Picture Experts Group Audio LayerⅢ)全称是动态影像专家压缩标准音频层面3。它设计用来大幅度地压缩音频数据量，并实现重放的音质与原来不经压缩的音频相比没有明显的下降。鉴于MP3编码方式的特点，将其作为音乐播放器的音频文件时，可以在有限的存储空间内存放更多的音频信息。现在的数字音乐播放器市场，采用ARM主控+DSP音频解码芯片+SD存储卡所构成的数字音乐播放系统具有强大的播放能力和较好的性价比，在中、高端音频解码领域内有着较强的生命力。本文针对嵌入式系统的开发特点，设计了基于嵌入式系统的MP3播放器。

　　1 系统组成

　　系统主要由主控制器LPC2138、音频解码芯片VS1053、存储设备SD卡、显示设备OCM12864、输入设备键盘和系统供电电源组成。其中各部分电路均采用模块化设计，各模块之伺通过杜邦线进行连接。系统框图如图1所示。

　　

 

　　2 硬件系统

　　2.1 主控系统LPC2138

　　LPC2138是支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU，并带有64 KB RAM和512 KB的高速FLASH存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最高时钟速率下运行。ARM7体系为32位构架，它在处理数据时相对于8位单片机效率明显提高，在处理文件系统所需要的大量的长整形数据的乘除运算时这种优势更为明显。同时它的硬件SPI，SSP总线控制器可以使控制器方便的与外部扩展设备进行连接。而且它的性价比较高，很适合用来做数字音乐播放系统的主控制器。

　　2.2 音频解码器VS1053

　　VS1053是VLSI Solution Oy公司生产的高性能、低功耗的以VS_DSP为内核的一款音频解码芯片，可轻松解码MP1，MP2，MP3，WMA，IMA ADPCM，General Midi 1，Ogg Vorbis，LC-AAC和HE-AAC等音频格式的文件，片内还集成有16 KB RAM。该芯片具有高信噪比DAC，功耗更低，并具有环绕立体声调节和高低频渲染等功能。采用VS1053芯片可以在不提高CPU主频的情况下实现320 Kb/s的MP3文件或256 Kb/s的WMA文件的音频解码工作，并且音质上有了明显的提高，信噪比可达90 dB以上，满足系统85 dB的要求。

　　2.3 I/O口分配

　　LPC2138主控制器直接采用了广州周立功公司的EasyARM开发板，减短了开发时间并有效保证了电路部分的稳定性。系统晶振采用11.059 2MHz的外部晶振，通过内置的PLL倍频电路，可以将主频升高到44.236 8 MHz，满足系统要求。I/O资源分配如表1所示。

　　

 

　　LPC2138具有2个独立的SPI总线控制器(其中一个由SSP配置得到)，SD卡均可通过SPI总线和处理器通信。将SPI接口分配给SD卡。

　　对于液晶屏，通过I/O口模拟其串行通信时序，因此只需分配两个I/O(数据线和时钟线)即可。

　　对于键盘部分，考虑到使用者操作的便捷性，共设计了5个按键。由于LPC2138的I/O资源非常丰富且该音乐播放器使用按键数量较少，故不采用矩阵译码键盘而直接使用了5个通用I/O口。这样简化了硬件设计和程序设计。