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摘 要 采用ATmega128处理器，CH375作为USB主机读取U盘中的文件，VS1003负责音频解码，然后经耳机或功放播放音乐，还成功实现文档阅读、益智游戏、U盘信息等功能。另外，成功实现两种操作模式：按键模式和触屏模式。
关键词 MP3；U盘；CH375；嵌入式；VS1003
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0125-01
当下，MP3已经普遍，这归功于其便携性、小巧性以及相对便宜的价格。它把存储器和解码器集成在一起决定了它的便携性，但导致了其存储容量的不易扩展性以及限制了其在其他方面的应用。本文把解码器和存储器分开设计，有效解决了上述缺点，取得了良好效果。
1 系统方案
本系统主要完成对U盘中音乐及文本文件信息的读取，且能对读取的信息进行解码，将MP3文件进行播放，文本信息进行显示，还可实现益智游戏等功能。
1.1 主控芯片
本系统选择AT公司的AVR系列的一款8位高性能单片机ATmega128作为MCU。它片内集成128K字节的Flash、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM 功能的定时器/计数器（T/C）、SPI串行端
口等。
1.2 音频解码芯片VS1003
本系统采用芬兰VLSI公司的VS1003芯片。它是一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片，有一个低功耗高性能的DSP核VS_DSP，5K的指令RAM，0.5K的数据RAM，片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC及一个音频耳机放大器。VS1003的数据请求引脚与单片机的PG0相连，片选XCS与PG3相连，复位XRST与PG4相连，数据片选XDCS与PG1相连，SPI接口与单片机的SPI接口引脚对应相连。
1.3 USB主机CH375
本系统采用CH375芯片对U盘中信息进行读取。CH375是一个USB总线的通用接口芯片，具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机的系统总线上。在该系统中CH375工作于HOST方式下，D7-D0数据口与单片机PA7-PA0相连，RD，WR，CS，A0，INT分别与单片机PB0-PB4相连。
1.4 彩屏
本系统采用2.4寸的驱动芯片为ILI9325像素为320x240的TFT彩屏。ILI9325是26万色的单片液晶彩屏单片驱动芯片。接受的颜色数据格式为16位，并采用RGB565格式。TFT的16为数据口分别接到单片机的PORTD和PORTE，写控制WR与PF2连接，RD读控制与PF5连接，片选CS与PF4连接，数据/命令切换RS与PF3连接，复位REST与PF6连接。
2 软件设计
本系统实现了以下几个功能：音乐播放、文档阅读、益智游戏、U盘信息。音乐播放可以播放MP3、WMA、MIDI格式音乐文件。文档阅读实现阅读电子书的功能。益智游戏为贪吃蛇游戏。U盘信息为显示U盘的总空间、已用空间、可用空间。
2.1 编译环境的搭建
本系统选择AVRSTUDIO+WINAVR搭配使用，使用WINAVR的编辑、编译功能，以及AVRSTUDI的仿真、调试和工程管理功能。这样综合发挥二者的优点，给软件编写调试带来极大方便。
2.2 音乐播放
1）FAT32文件系统。FAT中文含义为文件分配列表。FAT32文件系统由根目录区，保留区，FAT表和数据区四部分组成。其中根目录区位于硬盘的第一扇区，包括MBR和DPT，主要用于记录磁盘的分区情况；保留区中第一个分区为BPB，包含计算机识别存储器文件格式等一系列重要的信息；FAT表是管理磁盘空间和文件的最重要区域，包括两份文件分配表，保存着逻辑盘数据区各簇的使用情况信息；数据区则是文件和数据存储的区域，占据了绝大部分空间。
2）CH375。单片机将USB移动存储设备组织为文件系统。CH375的C语言子程序库提供了USB的文件级接口，这些应用层接口API包含了常用的文件级操作，可以移植并嵌入到单片机程序中。在CH375HF.H中，主要子程序如下：初始化CH375芯片：CH375Init( )；查询U盘是否准备好：CH375DiskReady( )等。
单片机通过调用沁恒子程序可以对U盘中的文件进行操作，例如：可以实现把音频文件或文本文档调入单片机的数据缓冲区。
3）VS1003。VS1003是 SPI接口，可直接与mega128的SPI通信。控制信号和数据信号采用xCS和xDCS作为同步信号，根据不同的组合实现不同的功能。通过数据和控制命令的配合使用，完成对音频信息的解码。
我们利用CH375对U盘中MP3格式的文件按扇区进行读取，将数据读入到单片机后，由DREQ信号控制单片机到VS1003间信息的传输，当DREQ信号为高时，VS1003接受数据，并进行解码，最后通过音响或者耳机播放。同时可显示ID3标签。
2.3 文档阅读
与音乐播放类似，文本阅读同样是将U盘中的信息读取到单片机，当数据读入单片机后，我们将对应信息显示在TFT彩屏中對应的位置上，同时可以通过按键进行上下翻页，切换文档，这些都是通过对文件偏移量的改变来实现的。
2.4 U盘信息
调用子程序U盘查询CH375DiskQuery()；来查询U盘的总空间、可用可见、已用空间，然后以友好的界面在TFT上显示出来。
3 小结
本系统打破了MP3的存储器和解码器的一体化限制，在这方面做出了有益探索。另外，由于我们使用的彩屏具有触屏功能，我们做出了一套触屏版的MP3，丰富了该产品功能。
参考文献
[1]赵迪凡,刘皓,续衍森.基于ATmeg64的U盘MP3设计[J].知识经济,2010,17.
[2]王澜锦.基于CH375的U盘MP3播放器设计[J].现代电子技术,2007,24.
[3]黄平平,吉荣廷,沈大鹏.基于CH375实现单片机读写U盘[J].现代电子技术,2006,18.
[4]袁卫,党纪源.基于单片机的MP3播放器设计[J].现代电子技术,2011,2.
[5]http://www.wch.cn/.
关键词 MP3；U盘；CH375；嵌入式；VS1003
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0125-01
当下，MP3已经普遍，这归功于其便携性、小巧性以及相对便宜的价格。它把存储器和解码器集成在一起决定了它的便携性，但导致了其存储容量的不易扩展性以及限制了其在其他方面的应用。本文把解码器和存储器分开设计，有效解决了上述缺点，取得了良好效果。
1 系统方案
本系统主要完成对U盘中音乐及文本文件信息的读取，且能对读取的信息进行解码，将MP3文件进行播放，文本信息进行显示，还可实现益智游戏等功能。
1.1 主控芯片
本系统选择AT公司的AVR系列的一款8位高性能单片机ATmega128作为MCU。它片内集成128K字节的Flash、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM 功能的定时器/计数器（T/C）、SPI串行端
口等。
1.2 音频解码芯片VS1003
本系统采用芬兰VLSI公司的VS1003芯片。它是一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片，有一个低功耗高性能的DSP核VS_DSP，5K的指令RAM，0.5K的数据RAM，片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC及一个音频耳机放大器。VS1003的数据请求引脚与单片机的PG0相连，片选XCS与PG3相连，复位XRST与PG4相连，数据片选XDCS与PG1相连，SPI接口与单片机的SPI接口引脚对应相连。
1.3 USB主机CH375
本系统采用CH375芯片对U盘中信息进行读取。CH375是一个USB总线的通用接口芯片，具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机的系统总线上。在该系统中CH375工作于HOST方式下，D7-D0数据口与单片机PA7-PA0相连，RD，WR，CS，A0，INT分别与单片机PB0-PB4相连。
1.4 彩屏
本系统采用2.4寸的驱动芯片为ILI9325像素为320x240的TFT彩屏。ILI9325是26万色的单片液晶彩屏单片驱动芯片。接受的颜色数据格式为16位，并采用RGB565格式。TFT的16为数据口分别接到单片机的PORTD和PORTE，写控制WR与PF2连接，RD读控制与PF5连接，片选CS与PF4连接，数据/命令切换RS与PF3连接，复位REST与PF6连接。
2 软件设计
本系统实现了以下几个功能：音乐播放、文档阅读、益智游戏、U盘信息。音乐播放可以播放MP3、WMA、MIDI格式音乐文件。文档阅读实现阅读电子书的功能。益智游戏为贪吃蛇游戏。U盘信息为显示U盘的总空间、已用空间、可用空间。
2.1 编译环境的搭建
本系统选择AVRSTUDIO+WINAVR搭配使用，使用WINAVR的编辑、编译功能，以及AVRSTUDI的仿真、调试和工程管理功能。这样综合发挥二者的优点，给软件编写调试带来极大方便。
2.2 音乐播放
1）FAT32文件系统。FAT中文含义为文件分配列表。FAT32文件系统由根目录区，保留区，FAT表和数据区四部分组成。其中根目录区位于硬盘的第一扇区，包括MBR和DPT，主要用于记录磁盘的分区情况；保留区中第一个分区为BPB，包含计算机识别存储器文件格式等一系列重要的信息；FAT表是管理磁盘空间和文件的最重要区域，包括两份文件分配表，保存着逻辑盘数据区各簇的使用情况信息；数据区则是文件和数据存储的区域，占据了绝大部分空间。
2）CH375。单片机将USB移动存储设备组织为文件系统。CH375的C语言子程序库提供了USB的文件级接口，这些应用层接口API包含了常用的文件级操作，可以移植并嵌入到单片机程序中。在CH375HF.H中，主要子程序如下：初始化CH375芯片：CH375Init( )；查询U盘是否准备好：CH375DiskReady( )等。
单片机通过调用沁恒子程序可以对U盘中的文件进行操作，例如：可以实现把音频文件或文本文档调入单片机的数据缓冲区。
3）VS1003。VS1003是 SPI接口，可直接与mega128的SPI通信。控制信号和数据信号采用xCS和xDCS作为同步信号，根据不同的组合实现不同的功能。通过数据和控制命令的配合使用，完成对音频信息的解码。
我们利用CH375对U盘中MP3格式的文件按扇区进行读取，将数据读入到单片机后，由DREQ信号控制单片机到VS1003间信息的传输，当DREQ信号为高时，VS1003接受数据，并进行解码，最后通过音响或者耳机播放。同时可显示ID3标签。
2.3 文档阅读
与音乐播放类似，文本阅读同样是将U盘中的信息读取到单片机，当数据读入单片机后，我们将对应信息显示在TFT彩屏中對应的位置上，同时可以通过按键进行上下翻页，切换文档，这些都是通过对文件偏移量的改变来实现的。
2.4 U盘信息
调用子程序U盘查询CH375DiskQuery()；来查询U盘的总空间、可用可见、已用空间，然后以友好的界面在TFT上显示出来。
3 小结
本系统打破了MP3的存储器和解码器的一体化限制，在这方面做出了有益探索。另外，由于我们使用的彩屏具有触屏功能，我们做出了一套触屏版的MP3，丰富了该产品功能。
参考文献
[1]赵迪凡,刘皓,续衍森.基于ATmeg64的U盘MP3设计[J].知识经济,2010,17.
[2]王澜锦.基于CH375的U盘MP3播放器设计[J].现代电子技术,2007,24.
[3]黄平平,吉荣廷,沈大鹏.基于CH375实现单片机读写U盘[J].现代电子技术,2006,18.
[4]袁卫,党纪源.基于单片机的MP3播放器设计[J].现代电子技术,2011,2.
[5]http://www.wch.cn/.