基于DSP實驗箱顯示／控制模塊的應用系統設計

標簽：DSP 播放器

1 引 言

在當今的數字化時代背景下，DSP已成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件，被譽為信息社會革命的旗手。寧波大學也十分重視DSP芯片技術的教學與研究，但開設DSP芯片技術課程的時間很短，僅兩三年的時間，2004年底才引進了ICETEK-VC5416-USB/PP-EDU型DSP教學實驗系統。而我們現有的實驗內容僅僅是一些驗證性的實驗，每個實驗項目都是局限于對實驗箱中某一單一功能進行的，缺乏針對性，更不適合寧波大學特色辦學--短學期的教學，這些問題對正常教學工作的開展造成了很大不利，不能鍛煉學生的系統設計能力。因此，迫切要求開發出適合于短學期教學的實驗項目。

目前音樂播放系統(mp3)正由單一的播放功能逐步向集錄音、收音、視屏播放等功能于一體的方向發展，對處理芯片的要求日益提高。DSP芯片體積小、功耗低、處理速度快，非常適合新的音樂播放系統的應用。本課題組成員針對我校開設的專業課《DSP芯片技術應用》及《DSP芯片應用系統設計》兩門課程的特點及TMS320C54X系列DSP芯片的應用場合，努力探索了一套適合于培養學生軟硬件系統設計能力的實驗方案，從而提高學生解決實際應用問題的能力，并設計開發了基于DSP教學實驗箱的音樂播放應用系統，本文主要介紹了該系統的設計過程和測試結果。

2 系統設計

2.1 系統設計思路

一款普通的播放器主要有以下幾個部分：數據端口、內存、微處理器、數字信號處理器、顯示屏、播放控制、音頻端口、放大器、電源等。DSP的實驗箱的顯示/控制模塊主要由以下幾部分組成：液晶顯示、鍵盤輸人、音頻輸出、電機轉動等。可以將液晶顯示部分來代替LCD顯示控制器，而鍵盤可以充當音樂播放器的按鍵，音頻輸出則相當于音樂的產生，而電機轉動則是模仿一個安全的音樂播放系統，他設置了門禁限制，只有輸入正確密碼才能進入，進入系統或退出系統時，電機逆向轉動或正向轉動。系統框圖如圖1所示。 2.2 系統的硬件設計

(1)液晶部分

液晶顯示模塊的訪問、控制是由5416DSP對擴展I/O接口的操作完成。

控制I/O口的尋址：命令控制I/O接口的地址為0x8001，數據控制I/O接口的地址為0x8003和0x8004，輔助控制I/O接口的地址為0x8002。

發送控制命令：向液晶顯示模塊發送控制命令的方法是通過向命令控制I/O接口寫入命令控制字，然后再向輔助控制接口寫入0。

(2)鍵盤部分

鍵盤輸入功能主要提供控制信號和數據的輸入。鍵盤的掃描碼由DSP的I/O擴展地址0x8001給出，當有鍵盤輸入時，讀此端口得到掃描碼，當無鍵按下時讀此端口的結果為0。各按鍵的掃描碼排列如圖2所示。

(3)蜂鳴器和步進電機部分

步進電機和蜂鳴器的原理都是按照一定的頻率改變通用輸出口的高低電平來驅動步進電機或蜂鳴器。18個McBSP引腳：當MCBSP的發送和接收部分處于復位狀態時，可以將BCLKX0/1/2，BCLKR0/1/2，BDR0/1/2，BFSX0/1/2，BDX0/1/2作用通用I/O引腳，引腳主要由引腳控制寄存器(PCR)控制。對通用I/O進行的操作主要是設置通用串口寄存器，涉及到的寄存器有串口控制寄存器SPCR1，SPCR2和引腳控制寄存器PCR。

2.2 系統的軟件設計

系統軟件設計主要包括三大功能模塊：通行認證、修改密碼、音樂播放，其核心部分是音樂播放，系統軟件設計總體框圖如圖3所示。

(1)通行認證

通行認證需要完成的任務是判斷輸入的通行證是否正確。在通行證輸入頁面，液晶屏顯示當前的密碼位，當該位密碼輸入以后，將顯示一個*符號，我們設定的密碼位數為6位，密碼的符號可以為鍵盤上的0～9，當6位密碼完整輸入以后，反白顯示F確認菜單，提示確認密碼。如果用戶發現密碼輸入有誤，可以隨時按照屏幕上的提示E重新輸入密碼即按E鍵重新輸入密碼。如果此時用戶想放棄進入音樂播放系統的請求，可以按照屏幕提示D退出按D鍵返回到待機頁面。如果連續輸錯密碼三次系統會報警。密碼正確進入系統，步進電機轉動進入音樂播放界面。 (2)修改密碼

系統的密碼保存在password變量中，可以通過修改password變量值來修改密碼。在修改密碼之前一定要先輸入舊密碼，防止密碼被任意篡改。在輸入新密碼的過程中，為保證新密碼是用戶要設定的密碼，程序要求輸入兩次新密碼，在確認兩次輸入一致時才更新密碼。在密碼不一致的情況下返回設定密碼頁面。

(3)音樂播放

如圖4所示，進入音樂播放主菜單后，系統會提示用戶選擇需要播放的曲目，用戶選擇好播放曲目進入播放界面。此時的播放界面主要有以下幾個功能：音樂播放，音樂暫停，回放，快進，退出系統等。在音樂播放時鍵入0后音樂播放暫停，進入暫停頁面，暫停后用戶可以選擇上一曲或者下一曲也可以選擇繼續播放，如果用戶想選擇其他播放曲目，可以通過回到播放主菜單的方式去選擇所需要的播放曲目。 3 系統測試結果及分析

我們完成了一個音樂播放系統的設計和調試，主要功能有通行認證、自動開門、自動報警、音樂播放和密碼修改等，圖4示出了系統的部分測試結果。

系統首先顯示基本頁面，頁面的信息可以按需要進行設定，然后進入歡迎頁面(a)，隨后出現提示頁面，用戶按A或B鍵來修改密碼或進入音樂播放系統。

若進入音樂播放系統，則首先應輸入密碼進行通行驗證，如圖4(b)所示，當密碼達到6位時，F確認鍵閃爍顯示，以提示用戶，密碼正確則顯示(c)頁面，密碼錯誤則進入重置密碼頁面和報警頁面(d)，允許用戶輸入三次密碼，否則報警，按D鍵則退出系統。(e)圖為曲目選擇頁面，用戶可按數字鍵(1，2，3，4)選擇相應的歌曲播放，在曲目播放頁面(f)中，用戶可完成暫停、回放、快進和退出等功能，其中在暫停頁面，還可完成繼續、上一曲、下一曲、返回主菜單和退出系統等功能，(g)為退出系統頁面，同時電機順時針轉動以同步關門。