本帖最后由 znmcu 于 2012-9-3 08:53 编辑
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振南的znFAT 单片机上的FAT32文件系统
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源代码下载：
430.zip
(562.41 KB)
znFAT移植与应用手册：
znFAT移植与使用手册.pdf
(285.28 KB)
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实验演示视频：
1、 http://v.youku.com/v_show/id_XNDQ2MDczNTYw.html
2、 http://v.youku.com/v_show/id_XNDQ2MDcyMDM2.html
3、 http://v.youku.com/v_show/id_XNDQ2MDcwMTY4.html
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wav文件，想必很多人都很熟悉，它被称为“波形文件”，用于存储音频数据。Wav这种音频格式记录的就是原始的声波信号的采样电压（PCM），因此我们可以把它的数据直接送到DAC，就可以播放出声音，而不需要任何的解码。
wav文件的缺点是数据量比较大，这是因为它的数据没有经过压缩处理（其实有些wav文件也是经过压缩的，压缩算法是ADPCM，不过它的压缩强度比较弱，远比不上像MP3或WMA那样的高强度压缩算法）。
这里我们就使用
MSP430 单片机来作一个wav音频播放实验，DAC芯片使用TLC5615（430单片机的型号为F149，它没有片内DAC，F16X的芯片有）。wav文件的存储我们使用SD卡。
如何从SD卡中读取WAV文件？这将涉及FAT32文件系统的相关内容。要正确的读到文件的数据，我们就必须遵循FAT32文件系统的格式协议。FAT32文件系统是比较复杂的，在编程实现上难度是很大的。振南长期研究和编写的znFAT，其实就是在实现对FAT32文件系统的各种文件操作。通过它，可以轻松完成对文件数据的读取。
文件数据的读取其实是此实验的一大重点，也是难点。除此之外的工作其实就比较简单了，直接把读到的数据“扔”给TLC5615即可。
把数据送给TLC5615还原为电压，进而拟合出声音信号。这里有一个问题！一个是采样频率、另一个是采样精度。采样频率是指每秒对原始声波信号的采样次数，比如一个wav文件的采样率为16kHz，即每次采样16000次。我们在将数据送给DAC芯片TLC5615时，自然也要按照这个频率，否则声音将或快或慢，造成失真。很显然，声音采样频率越高，wav文件的数据量也就越大。另一方面，采样精度也影响着数据量的大小，采样精度其实就是在对原始声音信号进行采样时所使用的ADC的位数，比如8位、16位、24位等。当然，这个位数越高，数据量就越大，同时声音的质量也就越高。综上所述，如果一个wav采样频率高，同时采样精度也高，那么它可能就是一个具有高保真音质的文件了。
我们希望我们的“wav音频播放器”可以放出最好的声音，究其实质是对原始声音信号还原的能力较强。这就需要一个音频质量较高的wav文件，这样一个问题又产生了：“wav的数据量如果比较大的话，我们实际读取文件数据的速度能不能跟得上？”
MSP430单片机是以超低功耗著称的，但在一定程度上它是以牺牲主频和速度为代价的！这注定了，在MSP430单片机上，我们可能达不到太高的数据读取速度。采用IO模拟SPI驱动SD卡，8M的晶振，实际测得的数据读取速度为25KB/S。在这种情况下，我们只能酌情降低一些wav文件的质量。我们采用4KHz的采样率、8位采样精度，单声道。这样的音频质量可能不会太好，但起码能有一个差不多的声音出来。我们这也只是一个测试性的实验！
实际，如果你想作出高质量的声音，就请换用更高性能的CPU，更好的DAC，当然还有高质量的wav文件。
现在的问题又出现了：“到哪里去获取4K采样率、8位精度的单声道的wav音频文件呢？”我们可以使用cooledit软件来进行转换。
实现的主要代码（znFAT读wav文件数据送给DAC的实现采用znFAT的数据重定向功能，而非通过缓存中转方式）。
int main(void)
{
//IO设置
UART_Init();
znFAT_Select_Device(0,&Init_Args); //选择设备
res=znFAT_Init(); //文件系统初始化
//输出文件系统相关信息
if(!znFAT_Open_File(&fileinfo,"/test.wav",0,1)) //打开wav文件
{
//输出文件相关信息
znFAT_ReadDataX(&fileinfo,0,fileinfo.File_Size); //数据读取，通过重定向直接送向TLC5615
}
znFAT_Close_File(&fileinfo);
znFAT_Flush_FS();
return 0;
}
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