石鑫焱,曹成茂,劉 權(quán),畢如俊,葛 俊

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 合肥 230036）

AU7842是MVSILICON公司設(shè)計(jì)的一款集成了微控制器、MP3/WMA解碼器、USB主機(jī)控制器、SD/MMC卡控制器、16 bit音頻解碼器和一個(gè)紅外線解碼器的MP3/WMV音頻解碼芯片。在同一芯片上集成了MP3播放器所需要的全部關(guān)鍵解碼組件，只需少量的外圍元件，降低了布線要求，節(jié)省了成本。本文介紹用STC12C561624 AD通過I2C總線控制AU7842芯片，運(yùn)用軟件對寄存器的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)多種音效的MP3播放。

1 I2C總線技術(shù)及AU7842芯片原理

1.1 I2C協(xié)議

I2C總線作為同步串行數(shù)據(jù)輸出總線，由一條串行數(shù)據(jù)線(SDA)和一條串行時(shí)鐘線(SCL)組成。它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，如果2個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測和仲裁，防止數(shù)據(jù)被破壞。每個(gè)連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機(jī)/從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址；主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器[1]。

1.2 AU7842芯片原理

AU7842芯片是將在存儲(chǔ)器中以數(shù)字信號形式存儲(chǔ)的音樂解碼成可以播放的模擬信號。它可以解碼MP3和WMA兩種格式的音頻信號。工作原理如圖1所示。開機(jī)后，單片機(jī)循環(huán)檢測解碼芯片周圍電路的動(dòng)作。當(dāng)檢測到芯片外圍有存儲(chǔ)設(shè)備接入，單片機(jī)控制芯片直接訪問存儲(chǔ)器里的內(nèi)容，讀取數(shù)據(jù)送入MP3/WMA解碼器，解碼得到的數(shù)字信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)模擬音頻放大和低通濾波，就可以聽到音樂[2]。

2硬件電路

2.1電路設(shè)計(jì)

根據(jù)車載MP3播放器的特點(diǎn)選STC12C5624 AD系列單片機(jī)。該單片機(jī)是臺灣宏晶公司推出的51增強(qiáng)型單片機(jī)，其具有低功耗，計(jì)算速度快等特點(diǎn)。當(dāng)關(guān)閉MP3播放器時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài)，單片機(jī)切斷所有外圍模塊的供電。播放器需要工作時(shí)，通過外部中斷喚醒單片機(jī)工作，這樣最大限度地減少功耗[3]。其計(jì)算速度是普通單片機(jī)的8～12倍。播放器電路圖如圖2所示。

2.2外圍硬件模塊

本文以STC12C5624AD單片機(jī)為核心，來控制其他模塊的工作。硬件模塊框圖如圖3示。

圖3播放器硬件框圖

(1)電源模塊：完成對整個(gè)MP3播放器的供電。電源模塊的電壓輸入端是發(fā)電機(jī)或蓄電池，電壓經(jīng)過開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路(LM2575/LM2576)，得到的輸出電壓穩(wěn)定且紋波小[4]。

(2)LCD模塊：顯示MP3播放時(shí)的曲目序號、播放的時(shí)間、文件的格式以及播放模式。

(3)按鍵模塊：結(jié)合軟件可以實(shí)現(xiàn)控制MP3播放器的工作，如瀏覽播放、順序播放、隨機(jī)播放以及不同播放音效之間的切換等。

(4)MP3模塊：讀取存儲(chǔ)設(shè)備(SD卡/U盤)中的音頻文件(MP3/WMA)，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號解碼成模擬信號。

(5)音效模塊：音效模塊提供音效處理功能。來自MP3模塊的音頻信號經(jīng)過音效處理，能夠以爵士、搖滾、古典、流行等多種音效播放音樂，帶給聽眾很好的聽覺感受。

(6)其他：包括 USB接口和 SD接口等。

3軟件設(shè)計(jì)

MP3播放器受控于按鍵模塊，單片機(jī)循環(huán)檢測按鍵模塊按鍵的動(dòng)作，并通過軟件對相關(guān)的寄存器進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)MP3播放器相應(yīng)的功能。

3.1存儲(chǔ)設(shè)備讀取及切換

單片機(jī)循環(huán)檢測芯片外圍電路電平的變化，判斷當(dāng)前是否有存儲(chǔ)設(shè)備插入，是否須進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)備之間的切換。通過軟件改變相應(yīng)標(biāo)志位的值，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的讀取或存儲(chǔ)設(shè)備的切換。讀取流程如圖4所示。

圖4設(shè)備讀取流程圖

MP3處理模塊子程序：

3.2掉電記憶功能

為滿足使用的要求，車載MP3播放器應(yīng)具有掉電記憶功能。掉電記憶功能可實(shí)現(xiàn)MP3播放器在掉電或關(guān)機(jī)后，上次各種設(shè)定值(如音量、音效、播放模式等)不會(huì)因斷電而復(fù)位，在下一次開機(jī)時(shí)不需重新設(shè)定，可以直接調(diào)用上次設(shè)定值。記憶流程如圖5所示。

掉電記憶子程序：

圖5記憶流程圖

本文設(shè)計(jì)的車載MP3播放器，在MP3音頻文件存儲(chǔ)設(shè)備方面有較大的突破，新型大容量存儲(chǔ)設(shè)備(SD卡等）取代了傳統(tǒng)卡帶存儲(chǔ)，并能夠以多種音效播放。系統(tǒng)操作簡便，MP3播放性能良好。為保證播放器穩(wěn)定工作，實(shí)驗(yàn)?zāi)M汽車行駛狀況[5]：將播放器分別置于零下40℃和60℃環(huán)境中進(jìn)行極限溫度試驗(yàn)并置于四度一體空間振動(dòng)試驗(yàn)臺上進(jìn)行振動(dòng)測試,播放器長時(shí)間運(yùn)行，各項(xiàng)功能穩(wěn)定，播放性能良好。該款播放器已經(jīng)成功應(yīng)用在某些品牌工程車上。

[1]譚昭禹，顏永紅，馬勛.音頻子系統(tǒng)中的 I2C接口電路設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī) 信 息,2008，24(26)：252-254.

[2]Shanghai Mountain View Silicon Technology Co Ltd.AU7842 USB HOST MP3/WMA DECODER SOC[DB/OL],2007,6.

[3]邸春芳.車載MP3的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2008,35(9)；36-38.

[4]李文.一種新型5 V大功率開關(guān)穩(wěn)壓電源[J].微電子學(xué)，2003,33(1)：74-77

[5]GRAZIANO M,ROCH M R R.An automotive CD-player electro-mechanics fault simulation using VHDL-AMS[J].Journal of Electronic Testing,2008(6)：539-553.