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(多图) 基于DSP的触摸式MP3播放器的设计

电子技术应用 王宾 杨岸?? 2010年09月20日 ?? 收藏0

  介绍了利用数字信号处理芯片TMS320LF2407A实现触摸式MP3播放器设计的方案。采用芯片VS1003B进行MP3的解码,减轻了系统的负担。采用ILI9320为驱动器的真彩彩屏,并采用TM7843为控制器的4线电阻式触摸屏作为人机交互平台,实现了MP3等文件的播放、歌词的同步显示以及彩图显示等功能,相关文件存储在SD卡中。

  TMS320LF2407A是美国TI公司推出的高性能16 bit定点数字信号处理器,它采用了高性能静态CMOS技术,使得供电电压降为3.3 V,减小了控制器的功耗;40 MIPS的执行速度使指令周期缩短到25 ns(40 MHz),从而提高了控制器的实时控制能力。它专门为数字控制设计,集DSP的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电路于一体,在数字控制系统中得以广泛应用;MP3是指MPEG国际标准音频第三层编/解码[1],本文采用硬件解码方式(软件解码代价高,速度慢),利用TMS320LF2407A实现 MP3播放器的设计。

  1 系统硬件组成

  1.1 微控制器TMS320LF2407A

  系统硬件结构如图1 所示,TMS320LF2407A作为主控芯片,内部资源十分丰富,具有40个可编程/复用的GPIO脚,具有事件管理器EV模块、CAN总线模块、 SCI模块以SPI模块等。其中,同步串行SPI模块具有4个通信引脚:主出从入SPIMOSI、主入从出SPIMISO、同步时钟SPICLK、总线片选SPISTE。本系统中,SD卡、VS1003B以及TM7843都是SPI总线接口设备,DSP采用SPI总线扩展了SD卡与VS1003B音频解码芯片,而并未将触摸屏控制器TM7843也扩展到SPI总线上,采用了IO口模拟SPI的方案,原因是在对SD卡操作的同时(数据还未读入RAM),是不可能向VS1003B传送数据的,SPI处在间歇的切换状态中,不会导致争用、冲突,但是对屏幕的触碰是难免的,所以共用总线不可靠。

系统硬件结构

  1.2 VS1003B解码芯片

  VS1003B 是由荷兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA/MIDI音频解码和ADPCM编码芯片,其拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核 VS_DSP,5 KB的指令RAM,0.5 KB的数据RAM,串行的控制和数据输入接口,4个通用IO口,一个UART口;同时片内带有一个可变采样率的ADC、一个立体声DAC以及音频耳机放大器。

VS1003B解码芯片

  如图2所示,VS1003B各部分的供电电压不同,AVDD(模拟电路电压)与IOVDD(IO电压)须用3.3 V供电,CVDD(数字电路电压)必须用2.5 V供电;VS1003与DSP连接的引脚主要有7个,分别为DREQ、SO、SI、SCLK、XRESET、XCS、XDCS。只有保证它们与DSP正确可靠的连接,才能对VS1003进行有效的操作与控制;操作时,只有当DREQ为高(准备好)时才能读写VS1003B,它具有2个读写端口,即命令端口和数据端口,分别由XCS(命令片选)与XDCS(数据片选)决定,由DSP的IO口控制。SO、SI、SCLK是SPI接口,与DSP的SPI总线对接。图2的左侧与右侧原理图分别为MIC音频模拟信号输入电路与音频输出电路,由于内部具有耳机驱动器,VS1003B输出信号不需经过任何功放电路,简化了硬件电路。

  1.3 SD卡电路

  SD卡有9个引脚,支持2种可选的通信协议:SD模式和SPI模式。如前所述,本设计采用SPI模式。图3中,DI、DO、SCLK分别对应微控器SPI模块的3个引脚;CS脚是SD卡SPI模式的片选引脚,与DSP的IO口连接,DSP 的SPISTE脚并未使用(因为需要扩展多个SPI芯片,需要多个片选脚),对SD卡操作时,CS脚才拉低有效,避免了与VS1003B冲突。SENS与 WP分别为SD卡的插入检测与写保护脚。

SD卡电路

  1.4 彩屏与触摸屏驱动电路

  ILI9320 是手机上常用的彩屏控制器,采用16 bit并行总线方式,端口被映射到DSP的IO空间,彩屏具有4个背光LED灯(控制端为LED1~LED4),采用三极管9012连接共阳极LEDA,使背光受控于DSP的PE3脚,若一段时间内未触摸屏幕,控制PE3脚为高,使背光熄灭,降低系统功耗。彩屏与4线电阻式触摸屏紧贴一起,2块屏是一个整体,输出软排线中的XR、YD、XL、YU(参见图4中的U3)即为4线电阻采样端,与TM7843(芯片U4)对应脚连接,TM7843的DCLK、 DIN、DOUT、/CS脚与TMS320LF2407A的IO脚连接,模拟SPI总线。PENIRQ是笔落下信号,程序中判断此脚为低电平时(或采用中断方式),则有触摸屏幕事件发生,再进一步做区域识别处理。


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DSP? 触摸式? MP3播放器? TMS320LF2407?

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