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2024年7月21日发(作者:)

维普资讯

■南开大学信息技术科学学院 

李国峰董海坤张勇邵巍高平高丕涛 

基于ISP1362的 

U盘MP3播放器设计 

摘要:本文使用AT89C51SND1作为主控制器和MP3解码器,ISP1362作为USB主机,将u盘中的MP3文 

件读取出来并进行播放,实现了MP3播放器中解码单元与存储单元的分离。 

关键词:AT89C51SND1C ISP1362 U盘;MP3播放器 

播放器与存储器的一体化设计 的基于8位C5l MCU内核的MP3解 

OTG芯片1SP1362。1SP1362在单 

R,J'MP3播放器的便携性起了关键性 

码器芯片。它内置MP3硬件解码器, 

芯片上集成了OTG控制器、高级主 

的作用,但与此同时,它又带来了 支持48kHz、44.1kHz、32kHz、 机控制器和外设控制器。ISP1362的 

很多新的问题。比如存储容量固 

24kHz、22.05kHz及16kHz采样频 

OTG控制器完全兼容USB2.0以及 

定,如果想装下更多的歌曲只能去 

率,具有重低音、中音、高音均衡 

On-The-Go Supplement 1.0协议,主 

购买新的产品,造成了巨大的浪 控制和重低环绕声效果。它可以适 机和设备控制器兼容USB 2.0协议, 

费。另一方面,一体化又限制了MP3 应市场上不同DAC的可编程音频 并支持l 2M bP S的全速传输和 

播放器在其它领域的应用,比如汽 

输出接口,兼容PCM和I s格式。内 

1.5Mbps的低速传输。 

车电子等。于是,将存储器与播放 置2304B RAM和64KB Flash程序 

器分离,成为MP3的另一发展方向, 空间,方便用户增加复杂的功能 

系统硬件结构 

也是开发这款u盘MP3播放器的意 并通过内置锁相环提供MP3和音频 

整个系统的搭建围绕 

义所在。 时钟以及USB时钟。 AT89C51SND1进行,如图l所示。 

要想读取u盘,USB主机控制 由于其内部具有硬件解码器,因此 

主要芯片简介 

器必不可少。为了将来进一步升级 电路构成并不复杂。首先由单片机 

AT89C5 1SND1是ATMEL推出 

系统,本文选用了功能强大的USB 

控制ISPI362,将U盘中的MP3文 

件读取出来,送到硬件解码器进行 

解码。解码之后由数字音频接口将 

数字信号传送至音频DAC CS4330, 

转换之后产生音频信号。由于DAC 

输出的信号功率有限,在后端又加 

入了运算放大器,经过放大之后的 

信号就可以直接输出给音箱或耳机 

等设备了。 

AT89C51SND1是基于5l内核 

本课题得到天津市科技攻关(06YFGzGx036o0)和南开大学百项创新的资助。 

200Z2电子设计应用www.eaw.com.c,l 

维普资讯

的单片机,因此,最小系统结构非 

常简单。除了传统单片机的晶振和 

复位电路之外,还有PLL滤波电路 

和USB接口电路,如图2所示。 

ISP1362是16位总线结构,不 

能直接和8位单片机接口。因此,将 

单片机的P0和P2口一同作为数据 

总线接至ISP1362的16位总线上,将 

西、面、 分别接到单片机的 

P3.4、P3.7和P3.6,通过仿真读写时 

序控制它的数据读取等操作。 

除了这些基本的总线连接, 

ISP1 362还需要连接一些特殊的控 

制引脚: 

A0:用于决定控制器处于命令 

状态还是数据状态:0表示数据状 

态,1表示命令状态, 

A1:用于决定控制器工作于主 

机还是设备控制模式:0表示处于 

主机控制(HC)模式,1表示处于设 

备控制(Dc)模式。 

虿 丽接至Mcu的 

P1.5。P1.5:0时表示处于OTG工 

作状态,P1.5 1则表示处于非oTG 

状态。 

INT1 USB、INT2

USB分另U接 

至MCU的INT0和INT1引脚,用以 

产生中断。

 叫 

 

ISP1362有两个USB端口,分 

别是OTG端口和主机端口。因为 

_『 ■ , 

OTG端口包含了主机功能,所以系 

统中使用OTG端口来连接u盘。根 

据USB2.0协议,USB主机需要2个 

15k的下拉电阻,但OTG端口同 

时又可作为设备端口使用,而设备 

是没有下拉电阻的 因此ISP1362提 

供了“软连接”机制,通过内部的 

寄存器来控制电阻的连接与否 所 

以在硬件设计时并不需要在外部加 

下拉电阻。而 H—-P—SW1为开漏输 

囝2 Pu滤波电路及USB接口电路 

出,因此加入了一个l0kQ的上拉电 对其进行设置。简单处理可以采用 

阻RI4 USB。如图3所示。 查询标志位方式,避免使用中断。 

MP3解码器对时钟有一定的要求, 

AT89C51SND1C及 

MPEG I格式的MP3数据要求最低 

ISP1 362的初始化 

时钟为21MHz,MPEG II格式为 

在开始播放MP3文件之前,需 10.5MHZ。该时钟计算公式为: 

要一系列初始化操作。这些操作是 

MP3clk PLLclk/(MPSD4:0+1)。 

通过设置AT8 9C 5 1 S ND 1 C及 

音频输出接口初始化 

ISP1362内部的相关寄存器来完成 

得到两个声道串行数据前需先 

的。 

对音频输出接口的AUDCON0和 

AT89C51 SND1 C的初始化 

AUDCON 1中的相关部分进行正确 

为了正常播放MP3文件,首先 

的设置。配合DAC芯片CS4330,其 

要对主控制器AT89C51SND1C进 设置如下:输出3 2位数据格式 

行以下几方面的设置。

 q

MP3解码器和音频输出接口使 

 ?I q 0

 

(DSIZ=1),声道选择信号中的高电 

锁相环初始化 

 

平为左声道(POL=1),选择256・ 

Fs的数据速率(HLR 0),选择MP3 

用的都是内部锁相环提供的时钟。 解码器的输出为数据源(SRC=O), 

锁相环的初始化是通过设置 

l8位数据右对齐(JUST4:0=14)。为 

PLLCoN、PLLNDIV和PLLNDIV 

了听到正常的声音,还需根据MP3 

来完成的。其输出频率的计算公式 的采样率设置MP3CLK来得到正确 

为:PLLclk=OSCclk×(R+1),(N+1)。 的音频输出接口的时钟,该时钟的 

MP3解码器初始化 

计算公式为:AuDclk PLLclk/ 

MP3解码器的初始化需要对 

(AUCD4:0+1)。 

MP3CON和MP3CLK进行设置。 

按键初始化 

MP3解码器分缺少数据中断和校验 

要实现播放MP3的人机交互功 

中断两类中断,在MP3CON中可以 能 

就需要键盘的支持, 

Electronic Des ̄n&Application World-NikkeiElectronics China 

≥ 

_, 

要耋 

至 

善毫

乏 

 

, 

 

 

、 勺

维普资讯

上上 

图3 OTG端口电路图 

AT89C5lsND1c专门提供了4个中 

HcUPInterruPtEnable置0,而 

断的按键接口,当这些中断被使能 

HclnterruptDisable中所有位都置l。 

后就可以简单地通过读取KBSTA 

ATL缓冲的设定 

得到按键的状态。按键初始化的时 

控制传输是任何USB设备都有 

候只需要在KBCON开启相应接口 

的数据传输类型,而在ISP1362中, 

的中断,再开启总中断的EA即可。 它占用的是ATL缓冲区,因此对 

ISP1362的设置 

ATL缓冲的设定是必不可少的。具 

为了能正确地从u盘中读取 体的操作是设置以下几个寄存器: 

MP3文件,首先要对USB控制芯片 

H c A T L P T D S k i P M a P 

ISP1362进行以下几方面的设鹭。 

HcATLLastPTD、HcATLBlkSize、 

数据缓冲区的划分 

HcATLPTDDoneThresholdCount和 

ISP1362内部有4KB的数据缓 

HcATLPTDDoneThresholdTimeOut。 

冲区,可划分为4部分以供USB的 

其它相关寄存器 

四种传输方式使用。其中同步传输 

ISP1 362还有一些关于硬件的 

为双缓冲,占用ISTL0和ISTL1,一 设置,比如端口设定以及过流保护 

般二者大小是一样的。中断传输占 

等。除此之外,还需要确定一个帧 

用INTL。控制传输和块传输共用 所发送的最大数据量等信息,这些 

ATL。分别通过HcISTLBufferSize、 操 作 通 过 设 定 

H c I N T L B u f f e r S i Z e和 

HCHardWareCOllfigU ration和 

HcATLBufferSize来设置ISTL, HcFmlnterval两个寄存器完成。 

INTL和ATL的大小。 

中断的设定 

读取U盘 

这里的中断并不是指USB中的 

u盘在使用USB传输时使用的 

中断传输,而是传统意义上的硬件 是块传输方式,操作相对比较复 

中断。如果不使用中断,则应该将 杂。除了最基本的USB协议之外,还 

其关闭,具体操作为将 需要实现许多其它相关协议,比如 

2007.2电子设计胞用www.ea ̄com.c,l 

Mass Storage、Bulk—Only、SCSI一 

2、uFI等。但对uSB接口芯片 

ISP1362而言,需要完成的仅是按照 

协议规定进行数据的传送。 

相关描述符和设置 

u盘~般使用Mass Storage协 

议进行通信。然而在使用M a s s 

Storage协议通信之前,应首先关注 

传输协议和u盘的端点描述符。 

Mass Storage中的传输协议常 

用Bulk_Only,然而在这种传输方式 

下又可分多种指令集,而u盘常用 

SCSI指令集。Bulk_Only的传输方 

式在通信时应首先读取端点描述符 

来获取Bulk_In和Bulk_Out这两个 

端点号,之后才能进行USB的正常 

通信。 

FAT文件系统 

由于现在u盘的容量普遍较 

大,对u盘的操作往往都是按块来 

进行的,其大小一般均为512B。但 

实际u盘上的数据是以文件系统的 

方式来存储的,目前u盘常用的文 

件系统有FAT16和FAT32。而这两 

种文件系统在很多内容方面都是相 

同的,因此,在实际访问中可以对 

其简单的区分,然后分别进行不同 

的操作,就能实现对不同文件系统 

的u盘进行访问,提高通用性。 

播放MP3文件 

播放一个MP3文件需要经过以 

下几个环节:解析U盘的文件系统, 

获取MP3文件的信息,从u盘中读 

取指定的MP3文件,将文件中的数 

据送至AT89C5 lSND lC内嵌的 

MP3解码器,解码后的数据经音频 

输出接口调整格式后输出两个声道 

的串行数据,再经过DAC芯片 

CS43 30将数字信号转换为模拟信 

一 

芯 

维普资讯

直甩 

 

号.螅后经槊成运披MC33202将信 

存中,等待MP3解码器缺少数据时 

MP3文件都播放完牛为 。

呼放人输出。 

使用 drFMP3解码器内部的数搬 

初始化相关芯片 

缓存较 、、 就要求扶取MP3义 

结语 

本系统很好地实现r对u越的 

别和泼取,突破了传统MP3捕放 

1;1J璎尽呵能的少.这就 

对- 拄躲AT89C5lSND1C和 

件数据的时『

USB接LI芯片ISPI362的初始化足 需要该部分的代码要尽嚣精简 

荚重要的,除了l 述一些需要初 

始化设置的地 ,还应 :意单片机 

MP3解码器解码 

器中解 器与存储器一体化的限 

肩zJ ̄2MP3解码器之前应先对凄 制. ,【需使j{{《人锌最的u盘就可 

ISP J 362复位婴州班。另外还应 

取来的MP3数据的帧头进行解析。 

以在原有硬件勰础卜增1l】¨存储容 

J耐具有良 

X ̄'IMP3解码器许量控制的相荚寄存 

根据解析得到的采样率设跫音频输 

量.在音响和汽乍电了,

I 淫取的数 

好的应Hj前景。一 

器进行辛;l『=始化,默认情况 它 ]tt ̄l 

出接 的时钟。从u船r

娃0,即处于静舟状态 

据也应先 存在AT89C51SNDIC 

内刊”F设的数据缓俘中.开始播放 

获取MP3文件中的数据 

参考文献 

I.Atmel Corporation Single- 

Chip Flash Microeontrollel"with MP3 

从L』盘小获取MP3文件是一个 之前需蜉先通过MP3DAT向MP3解 

It送满I KB l=}={】数 

相对烦琐的过程,首先应能按照 

码器的数据缓荇r

Tllfi1 InterrⅡce.2003 

USB的札I关协议滨取u船上指定块 

据,之后待MP3解硝器出现缺少数 

Decoder and HUi

的数据,之后还蟹根据得到的数据 据的状态(MP3STA I寄存器叶'l的 

解析文件系统.从而得到指定MP3 

M P F R E Q=】),撙将 

SNDIC内部数据缓存中的 

文件的起始块地址,然后通过奁 

AT89C5I

2.Philips Electronics ISPI 362 

Single—Chip Universal Serial Bus On— 

The—Go controller.2004 

3.USB Implementers F0nlm.inc 

FAT表的方法得到后继的数据。行 

数搬写入MP3解码器 当数据缓 

口.还应将得到的数据存储在 

存巾的数据命部用完后,就应立刘 

AT89C5lSNDICIAJ部 设的数据缓 再次谶取u髓.如此往复商到镪个 

On-・The—Go Supplement to the USB 

2.0 specification Revision l Oa.2003 

LG DVD录像机新产品线采用LSI DVD录像机处理器 

LG电子公司已经针对全球市 

场开发出一最新的DVD录像机产 

品线 谊产品缦采用转四代LsI 

DoMjNo录像机处理嚣DMN一 

86(w,其产品将在2007年面世。 

“作琦DVD录像机市场的捐 

导者,LG需要一个不仅符合LG严 

格标准,而且能满足全球DVD幂 

像机市插 样性需求的解决方案 ” 

LG救字媒体公司的视频R&D剐总 

裁,TaoKi Shin先生表示.“采用 

1.SI的DMN一8604,LG能够开发出 

同时适合于北共和欧洲市的新款 

DvD录像机 .DMN一86(】4的更高辈 

成度使我们可以增加更多用户需要 

的功能(此如USB接口).同时还 

显著降低了我们的BoM物料和整 

体乐统成本。” 

LG新的DVD录像机产品缦包 

括4种型号,每款型号椰针婶特定 

的市场设计 针砷北英市场的单驱 

动DR 299H—S和针对政洲市场的 

产品中期待的高质量音视频、”I.sI 

DR298H.M.都是gLlpc卜mui r}DVD 

Logic消费电子产品部,DVD录像 

录像札.可采用DVD+I Rw,一R/ 

Rw,RAM在内的任何DVD格式 

旬l录祀频.为消费者提供刻录和播 

被视频的终极足活性,.其他荚键功 

能还包括:Iog0i上转较HDMI输出 

连接至HDTv.连接数码相机的 

USB, ̄口和连挂Dv的IEEE一1394输 

机市场总监Jim F()x说,“LSI推出 

的妊一代DoMiN0 DVD录像机处 

理器.都持续集成更多功能.同时 

确保向下兼容性 这些功能使LG 

等客户能够快速向市岛推出新产 

品 在当前竞争激烈的消费屯子市 

场.这点是至关重要的。” 

高度桀成的DMN一8604具有 

另外,两款型号为舯对北美市 

先进的高妞功能,针对全球大j出量 

场的LG RC289H s和针对欧洲市扬 DVD录像机市场而优化.同时能 

的RC297H—M.这两驮产品柴成了 

有技降低BOM物料成本。DMN- 

vcR功能,提供个人视频从VHS录 

8604提供涵盖单驱动八门衄到带 

像带刮DVD的一键复制 所有产品 

电视调谐嚣的VCR,DVD蛆合式 

都采用了提升视频质量的L Sl 

DVD录像机的所需要的奎部功能 

DVFXTM视 处理专州托术 DMN一8604不但支持MPEG-2标准 

“遗些基于LsI DoMiNn DMN一 

DVD格式的刘录和播放;还盘持 

4和Divx蝙码,选使单张 

8604DVD录像机处理器的新敞LG 

MPEG-

DVD录像机,勾消背者提供了他们 

DVD殊片聚制时间长迭I2小时 . 

入口 

需要的功能.同时提供了他们从I G 

www Isilogic c0m.C11 

Electronic Design&Application World-Nikkei Electro1.tics China 

本文标签: 数据输出解码器进行需要