STC12C5A60S2实现U盘音频播放器

　　U 盘即闪存盘，是一种用闪存进行数据存储的介质，通常使用USB 插头。U 盘体积极小、重量轻、可热插拔也可以重复写入。U 盘所储存的数据，现今仍大多通过计算机提取并进行处理，这也局限了U 盘的发展范围。

　　笔者认为，针对某一特定功能，剥离相应数据对计算机的依赖性，一方面可充分利用U 盘数据，另一方面也发挥出USB 协议的通用性，使U 盘实现所用即所得的便携特性。基于此，设计了U 盘MP3 播放器电路，主要完成U 盘存储的音频文件的数据提取及功能运行任务。该播放器等同于个人计算机的音频处理模块，不仅可识别、提取U 盘所存储的MP3、WMA 或MIDI格式的文件，并可自行完成音频解码等数据处理工作，最后送入扬声器或耳机进行播放。

　　1 播放器组成原理框图

　　播放器组成原理如图1 所示，共由3 个主要模块组成：单片机处理模块，由STC12C4A60S52 单片机及其外围电路组成; U 盘读写模块，由CH375 及其外围电路组成; 为音频解码模块，由VS1003 芯片及其外围电路组成。

　　播放器的工作过程是： MCU 通过CH375 读取来自USB 存储设备的数据，并依据功能键的控制指令，将USB 存储设备的相关数据送入音频解码模块，在VS1003 解码后，送入扬声器或耳机。设置6 个人机交互功能按键，分别实现播放、暂停、上一曲、下一曲、增大音量、减小音量等基本操作功能。

　　2 硬件电路设计

　　如图1 所示，主要完成U 盘读写、单片机处理及音频解码3 个模块的电路设计。

　　图1 原理方框图

　　2. 1 U 盘读写模块

　　U 盘读写模块由CH375 及其外围电路组成，其构成如图2 所示。

　　图2 CH375 外围硬件电路

　　CH375 是USB 总线通用接口芯片，支持USB 主机及从设备方式。在本地端，CH375 具有8 位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU 等控制器的系统总线上。在USB 主机方式下，CH375 还提供了串行通讯方式，通过串行输入、输出和中断输出与单片机/DSP/MCU/MPU 等相连接。

　　CH375 的USB 主机方式支持常用的USB 全速设备，外部单片机可通过CH375 按照相应的USB 协议与USB 设备通讯。CH375 还内置了处理Mass - Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件，外部单片机可以直接以扇区为基本单位读写常用的USB 存储设备。

　　设计中，CH375 采用主机方式，图中J1为USB 插座，可连接U 盘等存储设备，D1为指示LED,当检测到USB 设备连接时灯亮。当TXD 引脚连接到地时，CH375 工作在并口方式，此时图中JP1接口D0 ~ D7为双向数据总线，连接单片机。

　　单片机连接图中JP2接口，通过程序控制CH375,其功能及特性如表1 所示。

　　表1 JP2功能及特性

　　单片机通过写命令来和数据来控制CH375,并通过CH375 获得U 盘数据。CH375 内置相关的固件程序，自动处理了USB 等协议。单片机可以通过CH375直接获取U 盘扇区的数据，因此只需处理FAT 文件系统层就可以实现对U 盘文件的操作。

　　2. 2 MCU 模块

　　MCU 模块，由STC12C4A60S52 单片机及其外围电路组成。STC12C5A60S2 是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8 ~ 12 倍，提供Flash 程序存储器60 kByte,1 kByte的EEPROM,片上集成1 280 Byte RAM.工作电压5. 5 ~ 3. 5 V,内部集成MAX810 专用复位电路，4个定时器，2个串口，2路PWM,8 路高速10 位A/D 转换， ISP /IAP,内置看门狗电路，外部掉电检测电路等。

　　图3 为播放器MCU 模块的硬件电路原理图，其中， JP4为电源输入接口，D1为电源指示灯，排阻Rp1为P0口的上拉电阻。JP2和JP3接到U 盘读写模块对应的接口上。由于单片机在5 V 电源下工作，而VS1003在3. 3 V 电源下，所以工作P1口应该接限流电阻到JP1再到音频解码模块对应的接口上。电路设置5 个功能按键，"UP"为增大音量，"DOWN"为减小音量，"LEFT"为选择上一曲，"DOWN"为选择下一曲，而"PLAY"为播放/暂停键。