STC单片机WAV播放器.pdf

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1、 基于 STC12 单片机的 WAV 播放器 物电学院电信二班 小组成员：张景宝、李镇宇、周方媛、设计特点 1、米用 PWM 调制方式，使硬件简单，实现容易。2、由于没有专用解码芯片，所以只能播放 WAV 音轨。3、通过软件自动适应音乐采样率。4、设计电池接口，可便携。5、声音大小可通过硬件调整。_、基本原理 将 PCM 文件结合采样率调制到 PWM，采取适当滤波，驱动耳机即可还 原音乐文件。三、硬件设计 1、电源部分 2、SD 卡部分 3、音频接口部分 4、CPU 部分 四、软件设计 1、编译平台：KEIL V9.0 9 级优化 2、使用资源情况 3、SD 卡低层驱动/*-功能描述：向 SD

2、 卡写命令-隶属模块：SD 卡模块-函数属性：内部-参数说明：SD 卡的命令是 6 个字节，pcmd 是指向命令字节序列的指针-返回说明：命令写入后，SD 卡的回应值，调用不成功，将返回 0 xff*/u8 SD_SendCommand(u8 cmd,u32 arg,u8 crc)unsigned char r1;unsigned char Retry=0;/SPI_ReadWriteByte(0 xff);/片选端置低，选中 SD 卡 SD_CS=0;/打开片选/发送 SPI_ReadWriteByte(cmd|0 x40);/分别写入命令 SPI_ReadWriteByte(arg 24)

3、;SPI_ReadWriteByte(arg 16);SPI_ReadWriteByte(arg 8);SPI_ReadWriteByte(arg);SPI_ReadWriteByte(crc);/等待响应，或超时退出 while(r1=SPI_ReadWriteByte(OxFF)=OxFF)Retry+;if(Retry 200)break;/关闭片选 在总线上额外增加 8 个时钟，让 SD 卡完成剩下的工作 SPI_ReadWriteByte(0 xFF);SD_CS=1;/打开片选/返回状态值 return r1;/*-功能描述：初始化 SD 卡，使用 CMD1-隶属模块：SD 卡模块

4、-函数属性：内部-参数说明：无-返回说明：调用成功，返回 0 x00，否则返回 INIT_CMD1_ERROR(sd.h*/u8 SD_Init()unsigned char time,temp,i;SPI_Init();SPI_SetSpeed(3);/设置到低速模式 SD_CS=1;/打开片选 for(i=0;i512)return RES_PARERR;岀扇区 if(SD_SendCommand(CMD17,sector 0 xfffe)超时错误 SD_CS_DEASSERT;return RES_ERROR;while(response!=0 xfe);等待回应 if(offset)跳

5、过 offset(偏移字节数)个数据 do SPI_ReadWriteByte(0 xff);while(-offset);if(buff)do 接收到的数据块数据存入缓冲区 *buff+=SPI_ReadWriteByte(0 xff);while(-count);else /dummy if(byteLeft)/跳过 byteLeft 个数据 do /读取字节超/读命令发送 SPI_ReadWriteByte(Oxff);while(-byteLeft);SPI_ReadWriteByte(Oxff);/忽略 CRC 校验(两个字节)SPI_ReadWriteByte(Oxff);res=

6、RES_OK;SD_CS_DEASSERT;SPI_ReadWriteByte(Oxff);等待 8 个 clk return res;4、数据缓冲区设计 BYTE xdata CacheOSIZE;BYTE xdata Cache1SIZE;LPBYTE data Cache;LPBYTE data AudioCache=CacheO;if(Cache=CacheO)Cache=Cache1;else Cache=CacheO;5、音乐还原过程 void TimerO(void)interrupt 1 CCAPOL=CCAPOH=AudioCacheAudioPos;AudioPos+;if

7、(AudioPos=SIZE)play_f=1;AudioPos=0;if(AudioCache=CacheO)AudioCache=Cache1;else AudioCache=CacheO;6 WAV 文件格式与自适应采样率 static DWORD load_header(void)DWORD sz,f;BYTE b,al=O;if(pf_read(Cache,12,&rb)return 1;if(rb!=12|LD_DW0RD(Cache+8)!=FCC(W,A,V,E)return O;for(;)pf_read(Cache,8,&rb);if(rb!=8)return O;sz=L

8、D_DWORD(&Cache4);switch(LD_DWORD(&CacheO)case FCC(f,m,t,):if(sz&1)sz+;/*0:lnvalid format,1:1/0 error,=1024:Number of samples*/*Load file header(12 bytes)*/*Get Chunk ID and size*/*Chunk size*/*FCC*/*fmt chunk*/*Align chunk size*/if(sz 100|sz 16)return 0;/*Check chunk size*/if(rb!=sz)return 0;if(Cach

9、e0!=1)return 0;/*Check coding type(LPCM)*/b=Cache2;SendString(dispn);pf_lseek(Fs.fptr+sz);/*Skip this chunk*/break;/*Unknown chunk*/return 0;return 0;五、附录 1、WAV 文件格式 偏移地址 字节数 数据类型 内容 文 件 头 00H 4 char“RIFF”；RIFF 标志 04H 4 long int 0 x00 01 06 0A（注意数据存储顺序）；文件长度 08H 4 char“WAVE；WAVE 标志 0CH 4 char“fmt”fm

10、t 标志，最后一位为空 10H 4 long int 0 x12;sizeof(PCMWAVEFORMAT)pf_read(Cache,sz,&rb);/*Get content*/case FCC(L,T,S,T):/*LIST chunk*/case FCC(f,a,c,t):/*fact chunk*/if(sz&1)sz+;/*Align chunk size*/if(b!=1&b!=2)return 0;/*Check channels(1/2)*/case case b=Cache14;if(b!=8&b!=16)return 0;if(b&16)al=1;/*Check reso

11、lution(8/16 bit)*/f=LD_DWORD(&Cache4);/*Check sampling freqency(8k-48k)*/if(f 8000)return 4;THO=-(FOSC/12/f);break;/*data chunk*/FCC(d,a,t,a):if(!al)return 0;/*Check if format valid*/if(sz 1024|(sz&-1)return 0;/*Check size*/if(Fs.fptr&(al-1)return 0;/*Check offset*/return sz;/*Start to play*/FCC(D,T

12、,S,P):/*DISP chunk*/default:14H 2 int 1(WAVE_FORMAT_PCM);格式类别，1 表示为 PCM 形 式的声音数据 16H 2 int 2;通道数，单声道为 1，双声道为 2 18H 2 int 44100;采样频率(每秒样本数)1CH 4 long int 0X10B10000;每秒数据量；其值为通道数X每秒数据位数 X每样本的数据位数/8。播放软件利用此值可以估计缓冲区 的大小。20H 2 int 数据块的调整数(按字节算的)，其值为通道数 X每样本的数 据位值/8。播放软件需要一次处理多个该值大小的字节数 据，以便将其值用于缓冲区的调整。22

13、H 2 每样本的数据位数，表示每个声道中各个样本的数据位数。如 果有多个声道，对每个声道而言，样本大小都一样。50H 4 char“data”数据标记符 54H 4 long int 0 x00 01 05 D8;语音数据大小 2、FatFS FatFS FatFs 是一个通用的文件系统模块，用于在小型嵌入式系统中实现 FAT 文件系统。FatFs 的编写遵循 ANSI C，因此不依赖于硬件平台。它可以嵌入到便宜的微控制器中，女口 8051,PIC,AVR,SH,Z80,H8,ARM 等等，不需要做任何修改。特点：FAT12,FAT16 与 FAT32.多个卷(物理驱动器与分区).两种分区规则

14、：FDISK 与 Super-floppy.多种配置选项：长文件名支持。可选的编码页，包括 DBCS(译者：DBCS 为双位元组字元系统 Double Byte Char Systems)多任务支持只读，最小化 API，缓冲区配置等等 应用程序接口 FatFs 提供下面的函数：f_mount-注册/注销一个工作区域(Work Area)f_open-打开/创建一个文件 f_close-关闭一个文件 f_read-读文件 f_write-写文件 f_lseek-移动文件读/写指针 f_truncate-截断文件 f_sync-冲洗缓冲数据 Flush Cached Data f_opendir-

15、打开一个目录 f_readdir-读取目录条目 f_getfree-获取空闲簇 Get Free Clusters f_stat-获取文件状态 f_mkdir-创建一个目录 f_unlink-删除一个文件或目录 f_chmod-改变属性(Attribute)f_utime-改变时间戳(Timestamp)f_rename-重命名/移动一个文件或文件夹 f_mkfs-在驱动器上创建一个文件系统 f_forward-直接转移文件数据到一个数据流 Forward file data to the stream directly f_gets-读一个字符串 f_putc-写一个字符 f_puts-写一

16、个字符传 f_printf-写一个格式化的字符 磁盘 I/O 接口 Si nee the FatFs module is completely separated from disk I/O layer,it requires followi ng functions to lower layer to read/write physical disk and to get current time.The low level disk I/O module is not a part of FatFs module and it must be provided by user.The sa

17、mple drivers are also available in the resources.因为 FatFs 模块完全与磁盘 I/O 层分开，因此需要下面的函数来实现底层物理磁盘的读写与获取 当前时间。底层磁盘 I/O 模块并不是 FatFs 的一部分，并且必须由用户提供。资源文件中也包含有范 例驱动。disk_i nitialize-In itialize disk drive 初始化磁盘驱动器 disk_status-Get disk status 获取磁盘状态 disk_read-Read sector(s)读扇区 disk_write-Write sector(s)写扇区 disk_ioctl-Co ntrol device depe nde nt features 设备相关的控制特性 get_fattime-Get curre nt time 获取当前时间