文档介绍：基于AT89C51SND1C的MP3播放器设计
概述
MP3作为高质量音乐压缩标准,正进入越来越多人的生活,给数字音频工业带来强劲的冲击。MP3技术音乐数据压缩比较大,回放质量较高。如将CD格式的音乐数据压缩成MP3格式,音效相差无几,但大小至少可压缩12倍。
由于MP3音乐的较小数据量和近乎完美的播放效果,使MP3格式的音乐文件在网络上传输得以实现。1995年,采用MP3格式的音乐开始在网上传播时,主要是用类似Winamp的播放软件进行播放,使MP3音乐无法脱离计算机进行播放,给欣赏音乐带来不便。
1997-1998年间,韩国Saehan公司制造了世界上第一台便携式MP3播放器MP-F20(MPMan系列MP3播放器的第一款商业产品)。1998年8月,Diamond Multimedia公司在美国推出了Rio系列MP3随身听,正式启动了MP3播放器市场。随着技术的发展,人们对MP3播放器的要求也越来越高,因而制造商从各个方面提升其附加功能,扩大MP3播放器的适用领域。
随着MP3播放器的出现和市场的快速发展为微控制器(MCU)甚至MCU/DSP混合器件应用带来了新的机遇。许多半导体公司提供各种供MP3播放器使用的器件,包括解码器、数模转换器、模数转换器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用标准产品(ASSP)以及MCU/DSP混合器件等,这就为MP3播放器的选型、设计、开发提供了多种方案。
随着MP3播放器的激烈竞争,产品开发的发展以及技术的不断发展,一些芯片厂商已经推出了集成MP3解码及其它附加功能的微控制器MP3播放芯片,使MP3播放器向集成化方向发展。另外MP3播放器的附加功能也越来月具有吸引力,如将MP3中的储存器开辟为移动存储设备,增加了MP3录音、调频收音机、以及多种现场环境感觉功能的播放模式,可播放多种数字音乐格式(如WMA、AAC等),集成时钟日历,同步显示中文歌词等等。
系统原理
市场上流行的MP3播放器通常是兼具播放器和U盘功能的嵌入式电子产品,除了具有方便的播放控制功能之外,还支持USB通讯协议,可以与计算机进行数据交换,有些LCD显示,或具有录音功能。基于以上的功能分析,本文要涉及的MP3设计方案是一个仅具备以上几种基本功能的嵌入式系统。
一个典型的MP3播放器的主要结构如图1所示。其组成部分包括单片机控制系统、LCD显示器、按键、MP3解码器、D/A转换、音频放大、大容量移动存储器、USB接口和声音输出等等。
LCD显示器
按键
单片机控制系统(MCU)
大容量移动存储器
USB
MP3解码
D/A转换
音频放大
声音输出
MP3播放器主要结构示意图
MCU(单片机)主要负责控制USB接口芯片与计算机通讯从计算机商下载MP3文件、通过总线控制解码芯片工作,以及完成数据从源到解码器的传输;大容量移动存储器用来存储MP3文件,播放时MP3文件从存储器传送到解码器解码,这些控制都是由单片机实现的。解码后的数字音频信号通过D/A转换器转换成模拟音频信号,然后通过音频放大电路,最后输出。LCD显示器同步显示正在播放的MP3文件的状态,按键控制MP3播放器的播放、停止、快进和倒带以及其它功能的选择。
在具有U盘功能的MP3播放器中,U盘主要由CPU、USB Device接口芯片和存储器三部分构成。其中CPU和USB Device接口往往是集成在一起的芯片,存储器一般为Flash;MP3主要组成部分是
:CPU、MP3硬件解码器、D/A转换与音频放大器、Flash存储器。集成解决方案可以是带MP3硬件解码器的CPU,或者是将硬件解码、D/A转换与音频输入集成在一起。如果利用U盘的海量存储容量,为MP3提供大量存储器,同时MP3和U盘采用同一个CPU来进行MP3播放器的设计,可使其具有良好的性价比。本文所设计的具有U盘功能的MP3可分为以下几个组成部分:CPU、USB Device接口、MP3硬件解码、D/A转换与音频放大芯片、Flash存储器。几个可以参考的方案如表1所示。
方案选择表
CPU
USB Device
接口芯片
MP3解码芯片
D/A转换与音频放大芯片
Flash存储器
方案一
AT89C51SND1中集成
AT89C51SND1中集成
AT89C51SND1中集成
CS4330A+双路运放
K9F5608
方案二
PIC16C64
PDIUSBD12
MAX3507D
DAC3550
K9F5608
方案三
AVR8515
PDIUSBD12
STA013
CS4330A+双路运放
K9F5608
以数字电路为主的硬件电路设计,一般以芯片为核心来实现系统功能。单个芯片实现某一部分的主