利用Contex-M3实现MP3播放器

1万 · 2014-2-25 20:27

第一种方案是简易声波播放器，仅使用STM103V100评估板，令计时器TIM4工作在PWM模式下，将wav格式的声波文件从SD卡中读出，由TIM4产生不同频率的方波通过低通滤波器和放大器送喇叭，如图1所示；第二种方案则是简易MP3播放器，还需要使用额外的解码芯片，将MP3格式的文件从SD卡读出，然后送解码芯片解码播放，如图2所示。本节将先介绍SD卡、FAT16文件格式、VS1003编解码器等关键部分，然后再分别给出两种设计方案的软件设计。

图1 简易声波播放器方案

图2 简易MP3 Player方案

1万 · 2014-2-25 20:28

1 SD卡的结构及读写方法

STM103V100评估板有SD连接器，其使用SPI总线与STM32处理器连接，如图3所示。

图3 SD连接器与STM32处理器SPI连接图

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件，SD卡允许在两种模式下工作，即SD模式和SPI模式，本系统采用SPI模式。本小节仅简要介绍在SPI模式下，STM32处理器如何读写SD卡，如果读者如希望详细了解SD卡，可以参考相关资料。SD卡内部结构及引脚如图4所示。

图4 SD卡内部结构及引脚

1万 · 2014-2-25 20:28

SD卡主要引脚和功能为：
n       CLK：时钟信号，每个时钟周期传输一个命令或数据位，频率可在0～25MHz之间变化，SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz的频率；
n       CMD：双向命令和回复线，命令是一次主机到从卡操作的开始，命令可以是从主机到单卡寻址，也可以是到所有卡；回复是对之前命令的回答，回复可以来自单卡或所有卡；
n       DAT0～3：数据线，数据可以从卡传向主机也可以从主机传向卡。
   SD卡以命令形式来控制SD卡的读写等操作。可根据命令对多块或单块进行读写操作。在SPI模式下其命令由6个字节构成，其中高位在前。SD卡命令的格式如表1所示，其中相关参数可以查阅SD卡规范。
--------------
表1 SPI命令格式
Byte 1/ Byte2-5/Byte 6
7,6,5,0/31,0/7,0
0,1/Command/Command Argument/CRC,1
------------------------------------
下面分别给出读写SD卡的两个函数：
n       读取SD卡函数u8 MSD_ReadBlock(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead);
/*****************************************************************
* Function Name : MSD_ReadBlock
* Description : Reads a block of data from the MSD.
* Input       : - pBuffer : pointer to the buffer that receives the data read
*                   from the MSD.
*                - ReadAddr : MSD's internal address to read from.
*                - NumByteToRead : number of bytes to read from the MSD.
* Output       : None
* Return       : The MSD Response:
- MSD_RESPONSE_FAILURE: Sequence failed
*                - MSD_RESPONSE_NO_ERROR: Sequence succeed
*****************************************************************/
u8 MSD_ReadBlock(u8* pBuffer, u32 ReadAddr, u16 NumByteToRead)
{
  u32 i = 0;
  u8 rvalue = MSD_RESPONSE_FAILURE;
  /* MSD chip select low */
  MSD_CS_LOW();
  /* Send CMD17 (MSD_READ_SINGLE_BLOCK) to read one block */
  MSD_SendCmd(MSD_READ_SINGLE_BLOCK, ReadAddr, 0xFF);
  /* Check if the MSD acknowledged the read block command:
R1 response (0x00: no errors) */
  if (!MSD_GetResponse(MSD_RESPONSE_NO_ERROR))
  {
/* Now look for the data token to signify the start of the data */
if (!MSD_GetResponse(MSD_START_DATA_SINGLE_BLOCK_READ))
{
   /* Read the MSD block data : read NumByteToRead data */
   for (i = 0; i < NumByteToRead; i++)
   {
      /* Save the received data */
      *pBuffer = MSD_ReadByte();
      /* Point to the next location where the byte read will be saved */
      pBuffer++;
   }
   /* Get CRC bytes (not really needed by us, but required by MSD) */
   MSD_ReadByte();
   MSD_ReadByte();
   /* Set response value to success */
   rvalue = MSD_RESPONSE_NO_ERROR;
}
  }
  /* MSD chip select high */
  MSD_CS_HIGH();
  /* Send dummy byte: 8 Clock pulses of delay */
  MSD_WriteByte(DUMMY);
  /* Returns the reponse */
  return rvalue;
}

1万 · 2014-2-25 20:29

  写读取SD卡函数u8 MSD_WriteBlock(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
/*****************************************************************
* Function Name : MSD_WriteBlock
* Description : Writes a block on the MSD
* Input       : - pBuffer : pointer to the buffer containing the data to be
*                   written on the MSD.
*                - WriteAddr : address to write on.
*                - NumByteToWrite: number of data to write
* Output       : None
* Return       : The MSD Response:
- MSD_RESPONSE_FAILURE: Sequence failed
*                - MSD_RESPONSE_NO_ERROR: Sequence succeed
*****************************************************************/
u8 MSD_WriteBlock(u8* pBuffer, u32 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
{
  u32 i = 0;
  u8 rvalue = MSD_RESPONSE_FAILURE;
  /* MSD chip select low */
  MSD_CS_LOW();
  /* Send CMD24 (MSD_WRITE_BLOCK) to write multiple block */
  MSD_SendCmd(MSD_WRITE_BLOCK, WriteAddr, 0xFF);
  /* Check if the MSD acknowledged the write block command:
R1 response (0x00: no errors) */
  if (!MSD_GetResponse(MSD_RESPONSE_NO_ERROR))
  {
/* Send a dummy byte */
MSD_WriteByte(DUMMY);
/* Send the data token to signify the start of the data */
MSD_WriteByte(0xFE);
/* Write the block data to MSD : write count data by block */
for (i = 0; i < NumByteToWrite; i++)
{
   /* Send the pointed byte */
   MSD_WriteByte(*pBuffer);
   /* Point to the next location where the byte read will be saved */
   pBuffer++;
}
/* Put CRC bytes (not really needed by us, but required by MSD) */
MSD_ReadByte();
MSD_ReadByte();
/* Read data response */
if (MSD_GetDataResponse() == MSD_DATA_OK)
{
   rvalue = MSD_RESPONSE_NO_ERROR;
}
  }
  /* MSD chip select high */
  MSD_CS_HIGH();
  /* Send dummy byte: 8 Clock pulses of delay */
  MSD_WriteByte(DUMMY);
  /* Returns the reponse */
  return rvalue;
}

1万 · 2014-2-25 20:29

2 FAT16文件系统简介

   SD卡如果采用FAT16文件格式，按照其不同的特点和作用大致可分为5 部分：MBR区、DBR区、FAT区、FDT区和DATA区。由于SD卡一般不做引导盘，一般也不分区，因此通常无MBR区，直接从DBR区开始。下面对后面四个区分别作简介：

n       DBR区

内容为系统引导记录，它包括一个引导程序和一个被称为BPB（Bios Parameter Block）的本分区参数记录表。引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时，判断本分区根目录是否有操作系统引导文件，如果有则将其读入内存，并把控制权交给该文件。BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、根目录大小、FAT个数，分配单元大小等重要参数。本系统采用的DBR结构为：

typedef __packed struct

{/* 由于Cortex-M3内核默认以对齐方式访问，因此可能导致结构体元素之间有“空隙”，读出的结构体元素有误，因此需要加上关键字__packed，强制其以压缩方式存储结构体。这样该结构体在内存空间上是一片连续的空间，不存在“空隙”情况。其它地方同理 */

   u8       BS_jmpBoot[3];    //ofs:0.典型的如：0xEB,0x3E,0x90

   u8       BS_OEMName[8];  //ofs:3.典型的如：“MSWIN4.1”

   u16       BPB_BytesPerSec;  //ofs:11.每扇区字节数

   u8       BPB_SecPerClus;       //ofs:13.每簇扇区数

   u16       BPB_RsvdSecCnt;       //ofs:14.保留扇区数，从DBR 到FAT 的扇区数

   u8       BPB_NumFATs;    //ofs:16.FAT 的个数，通常为2

   u16       BPB_RootEntCnt;       //ofs:17.根目录项数

   u16       BPB_TotSec16;          //ofs:19.分区总扇区数（<32M 时用）

   u8       BPB_Media;       //ofs:21.分区介质标识，SD卡一般用0xF8

   u16       BPB_FATSz16;          //ofs:22.每个FAT 占的扇区数

   u16       BPB_SecPerTrk;          //ofs:24.每道扇区数，对于SD卡无意义

   u16       BPB_NumHeads; //ofs:26.磁头数，对于SD卡无意义

   u32       BPB_HiddSec;    //ofs:28.隐藏扇区数，从MBR到DBR的扇区数

   u32       BPB_TotSec32;    //ofs:32.分区总扇区数（≥32M时用）

   u8       BS_DrvNum;       //ofs:36.软盘：0x00，硬盘：0x80，SD卡无意义

   u8       BS_Reservedl;    //ofs:37.保留

   u8       BS_BootSig;       //ofs:38.扩展引导标记：0x29，通常对于SD卡无意义

   u32       BS_VolID;       //ofs:39.盘序列号

   u8       BS_VolLab[11]; //ofs:43.如“Msdos ”

   u8       BS_FilSysType[8];  //ofs:54.“FAT16 ”

   u8       ExecutableCode[448];       //ofs:62.引导代码

   u8       ExecutableMarker[2]; //ofs:510.结束标识:0xAA55

} FAT_BPB;

n       FAT区

该区内容为文件分配表，FAT16文件系统进行空间分配的最基本单位是簇。文件分配表反映了SD卡所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。对于FAT16来说，FAT表每项占用两个字节。FAT表的第一项通常为FFF8H。对于其它项，若其值为0000H表示可用；FFF7H表示为坏簇；FFF8H-FFFFH之间表示该簇为某文件或目录的最后一个簇，FFF0H-FFF6H之间为保留值；其它值则指示下一个簇的簇号。

1万 · 2014-2-25 20:30

   FDT区

该区的内容为文件目录表，FAT文件系统的一个重要思想是把目录（文件夹）当作一个特殊的文件来处理，FAT32甚至将根目录当作文件处理。FAT分区中所有目录文件，实际上可以看作是一个存放其它文件（文件夹）入口参数的数据表。因此，目录占用空间的大小并不等同于其下所有数据的大小，但也不等于0，通常是占很小的空间。其具体的存储原理是：不管目录文件所占空间为多少簇，一簇为多少扇区、多少字节；系统都会以32个字节为单位，进行目录文件所占簇的分配。本系统目录项使用的结构体如下：

typedef __packed struct

{

u8          FileName[8];          //ofs:0.文件名

u8          ExtName[3];          //ofs:8.扩展名

u8             Attribute;                //ofs:11.文件属性。典型值：存档(0x20)、卷标(0x08)

u8          Reserved[10];       //ofs:21.保留

u16          Time;                   //ofs:22.时间

u16          Data;                   //ofs:24.日期

u16          StartClus;                   //ofs:26.开始簇号

u32          FileLength;             //ofs:28.文件长度

} DIR;

由于篇幅关系，这里不能对上面各字段进行一一介绍。

本系统支持长文件名和汉字显示，如果使用短文件名，则以ASCII编码；当文件名超过8个字节，扩展名超过3字节时，就以长文件名的形式存储，长文件名中的字符采用UNICODE形式编码，每个字符占据2个字节的空间，其目录项中偏移为11的字节即Attribute字段为0FH。在存储时将长文件名以13个字符为单位进行切割，每一组占据一个目录项，所以可能一个文件需要多个目录项，这时长文件名的各个目录项按倒序排列在目录表中，以防与其他文件名混淆。

本系统采用串口作为输入输出接口，通过在PC的超级终端中输入命令来对其进行控制，并在超级终端中显示输出的结果，如路径、目录列表、文件名等相关信息。超级终端输入输出的汉字以GB2312编码、输入输出英文字符以ASCII编码，而长文件名以UNICODE编码。因此需要将UNICODE编码转化为GB2312或ASCII编码来和用户交互。这里使用一张排序二维表，里面有7000多个汉字UNICODE编码对应的GB2312编码。这里查找算法采用二分查找算法，大大提高了查找效率，这对于嵌入式应用很关键。

1万 · 2014-2-25 20:30

DATA区

该数据区存放文件的内容，SD卡所占用的空间绝大部分为此部分。如果文件长度大于一个簇的大小，需要多个簇存放该文件，这些放通过FAT链表串连起来。

3 VS1003-MP3/WMA音频编解码器简介

VS1003是由芬兰VLSI Solution Oy公司所设计的一款单片MP3/WMA/MIDI音频解码器和ADPCM编码器，它包含一个高性能、自主产权的低功耗DSP处理器核VS_DSP4。该芯片内部结构如图5所示，其特点如下：

图5 VS1003内部结构及引脚

1万 · 2014-2-25 20:30

可解码MPEG 1和MPEG 2音频层III（CBR+VBR+ABR）、WMA 4.0/4.1/7/8/9 5-384kbps 所有流文件；WAV(PCM+IMA AD-PCM)，可产生MIDI/SP-MIDI 文件；

n       可对话筒输入或线路输入的音频信号进行IMA ADPCM编码；

n       支持MP3和WAV流；

n       高音、低音控制；

n       单时钟操作（12..13MHz）；

n       内部PLL锁相环时钟倍频器；

n       低功耗

n       内含高性能片上立体声数模转换器，两声道间无相位差；

n       内含能驱动30欧负载的耳机驱动器；

n       模拟、数字、I/O单独供电；

n       为用户代码和数据准备了5.5KB片上RAM；

n       串行的控制、数据接口；

n       可被用作微处理器的从机；

n       特殊应用的SPI Flash引导；

n       供调试用途的UART接口；

n       新功能可以通过软件和4个GPIO添加。

限于篇幅，这里不对VS1003芯片作详细介绍，读者有兴趣可查阅相关资料及数据手册。

注意，VS1003可以作为一个微控制器的从机，通过串行SPI接口来接收输入的比特流，输入的比特流被解码后，可以通过一个数字音量控制器到达一个18 位过采样多位DAC。这样利用一个VS1003芯片与STM32F103x处理器配合，STM32处理器读取SD卡中的MP3文件，将其通过SPI接口送往VS1003芯片播放，然后再利用STM32F10X处理器的一些GPIO口来控制VS1003即可以实现一个MP3 Player的原形设计。

1万 · 2014-2-25 20:31

2 FAT16文件系统简介

   SD卡如果采用FAT16文件格式，按照其不同的特点和作用大致可分为5 部分：MBR区、DBR区、FAT区、FDT区和DATA区。由于SD卡一般不做引导盘，一般也不分区，因此通常无MBR区，直接从DBR区开始。下面对后面四个区分别作简介：

n       DBR区

内容为系统引导记录，它包括一个引导程序和一个被称为BPB（Bios Parameter Block）的本分区参数记录表。引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时，判断本分区根目录是否有操作系统引导文件，如果有则将其读入内存，并把控制权交给该文件。BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、根目录大小、FAT个数，分配单元大小等重要参数。本系统采用的DBR结构为：

typedef __packed struct

{/* 由于Cortex-M3内核默认以对齐方式访问，因此可能导致结构体元素之间有“空隙”，读出的结构体元素有误，因此需要加上关键字__packed，强制其以压缩方式存储结构体。这样该结构体在内存空间上是一片连续的空间，不存在“空隙”情况。其它地方同理 */

   u8       BS_jmpBoot[3];    //ofs:0.典型的如：0xEB,0x3E,0x90

   u8       BS_OEMName[8];  //ofs:3.典型的如：“MSWIN4.1”

   u16       BPB_BytesPerSec;  //ofs:11.每扇区字节数

   u8       BPB_SecPerClus;       //ofs:13.每簇扇区数

   u16       BPB_RsvdSecCnt;       //ofs:14.保留扇区数，从DBR 到FAT 的扇区数

   u8       BPB_NumFATs;    //ofs:16.FAT 的个数，通常为2

   u16       BPB_RootEntCnt;       //ofs:17.根目录项数

   u16       BPB_TotSec16;          //ofs:19.分区总扇区数（<32M 时用）

   u8       BPB_Media;       //ofs:21.分区介质标识，SD卡一般用0xF8

   u16       BPB_FATSz16;          //ofs:22.每个FAT 占的扇区数

   u16       BPB_SecPerTrk;          //ofs:24.每道扇区数，对于SD卡无意义

   u16       BPB_NumHeads; //ofs:26.磁头数，对于SD卡无意义

   u32       BPB_HiddSec;    //ofs:28.隐藏扇区数，从MBR到DBR的扇区数

   u32       BPB_TotSec32;    //ofs:32.分区总扇区数（≥32M时用）

   u8       BS_DrvNum;       //ofs:36.软盘：0x00，硬盘：0x80，SD卡无意义

   u8       BS_Reservedl;    //ofs:37.保留

   u8       BS_BootSig;       //ofs:38.扩展引导标记：0x29，通常对于SD卡无意义

   u32       BS_VolID;       //ofs:39.盘序列号

   u8       BS_VolLab[11]; //ofs:43.如“Msdos ”

   u8       BS_FilSysType[8];  //ofs:54.“FAT16 ”

   u8       ExecutableCode[448];       //ofs:62.引导代码

   u8       ExecutableMarker[2]; //ofs:510.结束标识:0xAA55

} FAT_BPB;

1万 · 2014-2-25 20:31

FAT区

该区内容为文件分配表，FAT16文件系统进行空间分配的最基本单位是簇。文件分配表反映了SD卡所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。对于FAT16来说，FAT表每项占用两个字节。FAT表的第一项通常为FFF8H。对于其它项，若其值为0000H表示可用；FFF7H表示为坏簇；FFF8H-FFFFH之间表示该簇为某文件或目录的最后一个簇，FFF0H-FFF6H之间为保留值；其它值则指示下一个簇的簇号。

n       FDT区

该区的内容为文件目录表，FAT文件系统的一个重要思想是把目录（文件夹）当作一个特殊的文件来处理，FAT32甚至将根目录当作文件处理。FAT分区中所有目录文件，实际上可以看作是一个存放其它文件（文件夹）入口参数的数据表。因此，目录占用空间的大小并不等同于其下所有数据的大小，但也不等于0，通常是占很小的空间。其具体的存储原理是：不管目录文件所占空间为多少簇，一簇为多少扇区、多少字节；系统都会以32个字节为单位，进行目录文件所占簇的分配。本系统目录项使用的结构体如下：

typedef __packed struct

{

u8          FileName[8];          //ofs:0.文件名

u8          ExtName[3];          //ofs:8.扩展名

u8             Attribute;                //ofs:11.文件属性。典型值：存档(0x20)、卷标(0x08)

u8          Reserved[10];       //ofs:21.保留

u16          Time;                   //ofs:22.时间

u16          Data;                   //ofs:24.日期

u16          StartClus;                   //ofs:26.开始簇号

u32          FileLength;             //ofs:28.文件长度

} DIR;

由于篇幅关系，这里不能对上面各字段进行一一介绍。

本系统支持长文件名和汉字显示，如果使用短文件名，则以ASCII编码；当文件名超过8个字节，扩展名超过3字节时，就以长文件名的形式存储，长文件名中的字符采用UNICODE形式编码，每个字符占据2个字节的空间，其目录项中偏移为11的字节即Attribute字段为0FH。在存储时将长文件名以13个字符为单位进行切割，每一组占据一个目录项，所以可能一个文件需要多个目录项，这时长文件名的各个目录项按倒序排列在目录表中，以防与其他文件名混淆。

本系统采用串口作为输入输出接口，通过在PC的超级终端中输入命令来对其进行控制，并在超级终端中显示输出的结果，如路径、目录列表、文件名等相关信息。超级终端输入输出的汉字以GB2312编码、输入输出英文字符以ASCII编码，而长文件名以UNICODE编码。因此需要将UNICODE编码转化为GB2312或ASCII编码来和用户交互。这里使用一张排序二维表，里面有7000多个汉字UNICODE编码对应的GB2312编码。这里查找算法采用二分查找算法，大大提高了查找效率，这对于嵌入式应用很关键。

1万 · 2014-2-25 20:32

DATA区

该数据区存放文件的内容，SD卡所占用的空间绝大部分为此部分。如果文件长度大于一个簇的大小，需要多个簇存放该文件，这些放通过FAT链表串连起来。

3 VS1003-MP3/WMA音频编解码器简介

VS1003是由芬兰VLSI Solution Oy公司所设计的一款单片MP3/WMA/MIDI音频解码器和ADPCM编码器，它包含一个高性能、自主产权的低功耗DSP处理器核VS_DSP4。该芯片内部结构如图5所示，其特点如下：

图5 VS1003内部结构及引脚

1万 · 2014-2-25 20:32

  可解码MPEG 1和MPEG 2音频层III（CBR+VBR+ABR）、WMA 4.0/4.1/7/8/9 5-384kbps 所有流文件；WAV(PCM+IMA AD-PCM)，可产生MIDI/SP-MIDI 文件；

n       可对话筒输入或线路输入的音频信号进行IMA ADPCM编码；

n       支持MP3和WAV流；

n       高音、低音控制；

n       单时钟操作（12..13MHz）；

n       内部PLL锁相环时钟倍频器；

n       低功耗

n       内含高性能片上立体声数模转换器，两声道间无相位差；

n       内含能驱动30欧负载的耳机驱动器；

n       模拟、数字、I/O单独供电；

n       为用户代码和数据准备了5.5KB片上RAM；

n       串行的控制、数据接口；

n       可被用作微处理器的从机；

n       特殊应用的SPI Flash引导；

n       供调试用途的UART接口；

n       新功能可以通过软件和4个GPIO添加。

限于篇幅，这里不对VS1003芯片作详细介绍，读者有兴趣可查阅相关资料及数据手册。

注意，VS1003可以作为一个微控制器的从机，通过串行SPI接口来接收输入的比特流，输入的比特流被解码后，可以通过一个数字音量控制器到达一个18 位过采样多位DAC。这样利用一个VS1003芯片与STM32F103x处理器配合，STM32处理器读取SD卡中的MP3文件，将其通过SPI接口送往VS1003芯片播放，然后再利用STM32F10X处理器的一些GPIO口来控制VS1003即可以实现一个MP3 Player的原形设计。

1万 · 2014-2-25 20:32

5 简易MP3 Player的设计与实现

第4小节所介绍的声音播放器，是通过定时器TIM4产生不同频率方波来产生声音的，因此只适合播放wav声波文件，其音质也非常粗糙。如果希望播放MP3文件，并产生高品质的声音，则需要使用专用声音解码芯片，这将得到一个简易MP3 Player原型设计。

5.1 硬件设计

如图8所示，STM32F103x使用SPI2端口与VS1003芯片的SI、SO、SCLK连接；VS1003芯片的控制引脚xCS、xRESET、xDCS分别与STM32F103的PA1、PA0和PA2连接，低电平有效；VS1003的状态引脚DREQ与STM32F103处理器的PA3连接，低电平表示需要送数据，高电平表示正在处理数据。

读者如果没有条件制作硬件，可以使用一块VS1003的评估板和STM103V100评估板配置，只需要使用电缆实现上述连接及供电即可，实验成本也非常低。

图8 简易MP3 Player硬件原理图

1万 · 2014-2-25 20:33

5.2 软件程序设计
由上面所述内容及图2、图8可以得到简易MP3 Player的软件工作过程：通过SPI1从SD卡中读取MP3文件，将所读取的内容通过SPI2发送到VS1003解码器中播放；PC机可通过USB总线读写SD卡的内容，传送MP3文件；PC机的超级终端用于发送MP3播放命令、显示MP3 播放状态。

由于SPI1读取SD卡的速度远超过VS1003播放声音的速度，因此在VS1003播放SPI2送给其的声音数据期间，SPI1能从SD卡中读取下次播放所须的数据，不会产生声音不连续的情况。

该系统软件程序主要包含以下源文件，下面分别介绍其中主要的一些函数。限于篇幅这里不能给出工程的源代码，读者可在附件里下载所有源代码。

n       main.c

该源文件包含以下几个主要函数：

l       USART_Scanf_Name和USART_Scanf_Cmd：用于从超级终端获取输入字符串；

l       PrintPass：用于在超级终端上输出提示符“X:>”；

l       main: 主函数，首先初始化系统时钟、串口、USB接口、SPI1、SPI2，通过命令启动VS1003芯片，检测并在超级终端上打印SD卡的信息；然后根据用户在超级中输入的命令进行操作，这里有“dir”、“cd”、“read”、“free”、“usb”、“vstest”、“play”七个简单的命令，分别是目录项列表、目录更换、以文本方式读取文件、查询SD空余空间、启动读卡器功能、VS1003正弦测试、和播放MP3声音文件；如果输入“Play ***.mp3”，则处理器开始从SD卡中读取相应的MP3文件，并将其送VS1003芯片播放；

n       VS1003.c

该文件主要提供VS1003芯片的驱动，包含以下几个主要函数：

l       VS1003_Config：配置STM32处理器与VS1003芯片连接的相关引脚，包括SPI2、PA1、PA0、PA2、PA3；

l       SPIGetChar：通过SPI从VS1003读取一个数据；

l       SPIPutChar：通过SPI向VS1003写一个数据，如果是MP3声音数据，则VS1003将解码并播放；

l       Mp3ReadRegister：读取VS1003寄存器的值；

l       Mp3WriteRegister：写VS1003寄存器

1万 · 2014-2-25 20:33

  Mp3Reset：VS1003硬件复位；

l       Mp3SoftReset：VS1003软件复位，设置时钟、采样率、重音、音量、立体声等参数；

l       VsSineTest：播放正弦声波，用于测试；

n       msd.c

该文件用于提供SD卡的驱动，与小节4.1中的msd.c文件相同。

n       fat16.c

该文件提供FAT16文件系统的支持，与小节4.1中的fat16.c文件相同。

n       UnicodeToGB2312.c

该文件处理从UniCode编码到GB2312字符的转换，与小节4.1中的UnicodeToGB2312.c文件相同。

n       memory.c

该源文件提供通过USB接口进行SD存储管理的功能。其主要函数有：

l       Address_Management_Test：测试接收到的存储地址；

l       Read_Memory：通过USB读取SD卡；

l       Write_Memory：通过USB写SD卡；

n       hw_config.c

该文件包含系统初始化设置函数和中断配置函数。

l       Set_System：用于提供系统时钟及电源设置；

l       Set_USBClock：配置USB端口所使用引脚及时钟。

1万 · 2014-2-25 20:33

5.3 运行过程

(1) 使用MDK通过ULINK 2仿真器连接STM103V100开发板，或使用两根USB电缆分别将CN1和CN5 与PC机USB端口相连（使用板上自带的UlinkMe）；

(2) 使用USB电缆连接CN1与PC机USB端口；将VS1003评估板与STM103V100评估板相关引脚连接，具体连接参考5.1小节；

(3) 使用串口线将开发板的串口COM0与PC机连接，在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序；

(4) 打开所下源代码目录Player\Simple MP3 Player下的Simple MP3 Player.Uv2工程，将其编译链接后烧写到开发板中；

(5) 将MP3文件拷贝到SD卡中，并将SD插入评估板的SD连接器中；

(6) 重启动开发板，在超级终端上将看到SD卡的信息以及提示符“X:>”，如图9-2-7所示；

(7) 可在超级终端中输入“dir”、“cd”、“free”、“usb”、“vstest”、“read”等命令（注：read 命令后跟文件名；读出并输出文件的文本内容，可以正确显示文本文件如以txt,c,h,s为后缀的文件），观察运行结果；注意，由于程序中没有进行大小写转换，因此命令只能使用小写；

(8) 在超级终端中输入“play ***.mp3”，如果程序运行正常，通过VS1003评估版的耳机将能听到高品质音乐声，如图9所示。

图9 播放MP3音乐

1万 · 2014-2-25 20:34

STM103V100评估板与VS1003解码模块的引脚连接：

PA3             DREQ

PB13             SCLK

PB14             SO

PB15             SI

PA1             /xCS

PA2             /xDCS

PA0             /xRESET

总结、
在本次实验设计中，为使用STM32实现MP3播放器共使用了两种方案，其中，第一种方案是简易声波播放器，仅使用STM103V100评估板，令计时器TIM4工作在PWM模式下，将wav格式的声波文件从SD卡中读出，由TIM4产生不同频率的方波通过低通滤波器和放大器送喇叭，第二种方案则是简易MP3播放器，还需要使用额外的解码芯片，将MP3格式的文件从SD卡读出，然后送解码芯片解码播放。