基于單片機的MP3播放器設計

0 引言
隨著電子技術的發展，MP3播放器是目前市場上流行的消費類數碼產品之一，具有大容童、高音質、小巧便攜等特點．而倍受廣大消費者的青睞。本文采用ETC公司的微控制器STC89C58RD+，結合解碼芯片VS1003、USB接口芯片CH375、LCD等外圍設備設計并實現了MP3播放器。主要功能有：播放VS1003支持的所有音頻文件，包括MP3，WMA，WAV文件，且音質非常好，具有按鍵控制播放上一首／下一首、音量增減等，可通過LCD顯示歌曲名字和播放狀態信息等功能。

1 硬件系統設計
系統工作原理框圖如圖1所示。系統啟動后，單片機通過USB接口芯片CH375，從U盤中獲取MP3格式文件的數據，并存入片內RAM進行緩沖，然后單片機定時將數據從緩沖區送到MP3音頻解碼芯片VS1003，實現解碼并輸出音頻信號到耳機或者有源音響輸出。用戶可以通過鍵盤實現“啟動”、“上一曲”、“下一曲”、“音量控制”及“停止”等功能，并將播放狀態信息通過LCD顯示。系統框圖如圖1所示。

1．1 單片機讀取MP3數據模塊
數據讀取模塊包括單片機控制器，USB串行數據轉換成8位并行數據CH375芯片和MP3格式數據存儲U盤3部分。
1．1．1 單片機控制器
采用宏晶公司的STC89C58RD+單片機，該單片機最高可工作于33 MHz時鐘，具有32 KB的FLASH，1 KB的內部RAM，引腳與指令系統均與51單片機兼容。本設計中，單片機工作在30 MHz的系統時鐘下，能滿足系統對數據帶寬的要求。
1．1．2 USB接口芯片CH375
CH375是一個USB總線通用接口電路，支持HOST主機方式和SLAVE設備方式。CH375內部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數據緩沖區、被動并行接口、異步串型接口、命令解釋器、控制傳輸的協議處理器、通用的固件程序等。在本地端，CH375具有8位數據總線和讀、寫、片選控制線及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機、DSP等控制器的系統總線上，并內置海量存儲固件。CH375的USB主機方式支持各種常用的USB全速設備，外部單片機、DSP、MCU可以通過CH375按照相應的USB協議與USB設備通信，支持常用的12 Mb／s全速USB設備。
1．1．3 工作原理
利用單片機實現將U盤中的音頻數據經CH375的USB轉串行接口傳送至單片機內部RAM緩沖，以等待解碼。其中CH375是一款USB總線的通用接口芯片，可以方便地掛接到單片機的控制總線上，同時CH375的USB主機方式支持常用的USB全速設備，外部單片機可以通過CH375按照相應的USB通信協議與USB設備通信。
由于CH375內置了USB通信協議，省去了對USB通信協議的了解，單片機可以直接調用API庫讀寫U盤中的文件數據，硬件上只需在51單片機系統中增加一個CH375芯片，綜合成本較低。CH375支持全速的USB-HOST主機接口，外圍元器件只需要少量晶體和電容，便可支持5 V電源電壓和3．3 V電源電壓，CH375芯片還支持低功耗模式，正常工作時，需要外部為它提供12 MHz的時鐘信號。電路原理如圖2所示。