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ATMEL單片閃存MP3解碼芯片應用

時間：2023-02-20 23:29:18 電子通信論文我要投稿

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ATMEL單片閃存MP3解碼芯片應用

隨著技術的不斷進步和市場對MP3播放器新的要求，MP3解決方案也不斷推陳出新。特別是最近一年，各家IC公司以眼花繚亂之勢推出了從多片到單片SOC的新方案。

ATMEL在上述形勢下，于2002年率先推出了帶即插即用U盤功能的單芯片閃存MP3解碼器芯片。TLG公司在ATMEL協(xié)助下，已成功開發(fā)了多款性價比極優(yōu)的暢銷機型。

AT89C51SND1具有以下功能：

*MP3硬件解碼器
-單獨的MP3解碼器
-支持48，44.1, 32, 24, 22.05, 16KHz采樣頻率
-左右聲道獨立的音量控制(軟件使用31級)
-重低音、中音、高音均衡控制(31級)
-重低環(huán)繞聲效果
-輔助數(shù)據(jù)輸出
-“CRC錯誤”和“MPEG幀同步”指示

*具有適應市場上不同的DAC的可編程的音頻輸出接口
-兼容PCM格式
-兼容I2S格式

*基于8位C51 MCU核(最大時鐘頻率20MHz)

*內置2304字節(jié)RAM

*64K字節(jié)FLASH程序空間
-FLASH: AT89C51SND1C
-ROM: AT83C51SND1C

*4K字節(jié)引導閃存(T89C51SND1)
-在系統(tǒng)編程：通過USB,UART和其他存儲卡

*USB Rev1.1控制器
-“Full speed”數(shù)據(jù)傳輸

*內置鎖相環(huán)
-提供MP3,音頻時鐘
-USB時鐘

*兼容MultiMediaCard (MMC)卡接口

*兼容Atmel DataFlash SPI接口

*兼容IDE/ATAPI(硬盤)接口

*通道10位AD轉換器，8KHz(8位真有效值)
-電池電壓監(jiān)視
-軟件控制的錄音

*超過44個可用的通用I/O口：
-4位可中斷的鍵盤口，可組成4xn矩陣鍵盤
-軟件編程的Smartmedia接口

*兩個標準的16位的定時/記數(shù)器

*硬件看門狗

*帶有波特率發(fā)生器的標準通用異步串口

*主從I2C控制器

*主從SPI控制器

*電源管理模塊
-上位復位
-軟件可編程MCU時鐘
-空閑、掉電模式

*工作范圍：
-在25C, 3V, 10%, 典型操作時消耗電流25mA
-工作溫度范圍-40C - +85C

典型應用

·MP3播放器

·PDA，數(shù)碼相機，MP3移動電話

·汽車多媒體MP3

·家庭多媒體MP3

ATMEL單片閃存MP3解碼芯片的優(yōu)點

·集成USB,MMC的嵌入式C51非常小的系統(tǒng)軟件功能齊全帶USB功能的MP3播放器僅需15K字節(jié)固件代碼。

·有44通用I/O口的嵌入式C51NAND Flash, SSFDC, I2C, SPI和IDE多種擴展功能接口容易適應多種應用場合(Flash/CD/HDD播放器，汽車/旅行/組合音響...)。

·硬件MP3解碼器和硬件接口控制器非常低的工作電流：25mA@(128Kbps,48KHz采樣率，16MHz時鐘C51 X1模式，3V, 25C)。

·可以通過USB進行固件升級的flash版本通過網(wǎng)頁下載音樂和固件系統(tǒng)引導或者用戶特殊引導的E2PROM。

·低成本的掩模ROM版本：64K 80C51 + MP3解碼器 + USB！

·提供廉價的開發(fā)工具和不需要軟件授權費用。

·提供絕大部分的程序C51代碼，給用戶充分發(fā)揮的空間。

·內置2304字節(jié)的RAM，方便用戶增加復雜的功能。

·內置程序存儲器和多種固件加密方式，保護用戶獨有創(chuàng)新的知識版權。

·需要很少的外圍器件SND1,DC-DC,音頻DAC和存儲器，可以做到很小的空間內，適應現(xiàn)代MP3的纖小而功能全面的要求。

ATMEL單片閃存MP3解碼芯片典型應用的硬件結構

我們使用ATMEL單片閃存MP3解碼芯片設計一個市場上最流行的MP3播放器，具有中文LCD顯示，即插即用而且可以當U盤使用，內置128M字節(jié)NAND閃存，使用一節(jié)AAA(7號)電池，有錄音、復讀和電池電量指示。

硬件框圖略(詳見《單片機天地》2003.10)

1.AAA電池通過DC-DC電路從1.5V轉換到3V提供給MCU、DAC、耳機放大器、LCD模塊、NAND閃存、錄音前置放大器等電路電源。

2.MCU在通過鍵盤和LCD液晶顯示屏和用戶進行交流，接收用戶的指令并從LCD液晶顯示屏中將用戶指令執(zhí)行的結果顯示出來。如：a用戶按播放鍵要求播放MP3音樂時，MCU讀NAND閃存的數(shù)據(jù)。如果有MP3歌曲在閃存上，MCU讀MP3文件，并且將MP3的歌名顯示在LCD液晶顯示屏上；如果沒有MP3歌曲在閃存上，MCU顯示沒有的歌曲的信息在LCD液晶顯示屏上，如果還有別的問題也顯示在LCD液晶顯示屏上。

3.如果用戶把MP3播放器連接到電腦(包括使用MICROSOFT WINDOWS、UNIT、LINUX、MAC OS)中，MCU識別到用戶讀寫NAND閃存要求時，根據(jù)電腦的指令對NAND閃存進行讀寫，并且及時將狀態(tài)顯示在LCD液晶顯示屏上。

4.當用戶進行錄音時，MCU將麥克風和麥克風前置放大電路的電源打開，將其他無關的電路電源切斷，防止對錄音產生干擾，經過放大的麥克風聲音信號經過MCU集成的A/D轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號，然后MCU將該數(shù)字信號存儲到HAND閃存上，MCU按照一定的頻率周而復始的重復上述過程，直到用戶要求錄音停止或HAND閃存用完。

5.當用戶要求播放MP3音樂時，如果有MP3歌曲在閃存上，MCU將一段的MP3歌曲的數(shù)字數(shù)據(jù)從HAND閃存讀到MCU集成的MP3解碼器中，并且根據(jù)MP3數(shù)據(jù)的格式和用戶的要求設置好MP3解碼器的參數(shù)，MP3數(shù)據(jù)通過MP3解碼器解碼后變成WAV格式的數(shù)字信號，該信號按照用戶設定的外部A/D轉換器格式通過音頻接口輸出的外部A/D轉換器，外部A/d轉換器將WAV格式的數(shù)字信號轉換為人耳朵可以接受的模擬信號并且通過耳機放大器放大后送到耳機。

ATMEL單片閃存MP3解碼芯片典型應用的固件(Firmware)結構圖略(詳見《單片機天地》2003.10)

由于系統(tǒng)管理的接口、器件和任務都比較復雜，整個固件系統(tǒng)是復雜的。但是掌握一定的方法消化并運用固件是不困難的。

固件從任務調度的角度來說，分為：

a disp_task.c負責顯示任務，定時的更新顯示狀態(tài)。

kbd_task.c負責接收用戶的按鍵請求。

usb_task.c負責接收電腦通過USB口發(fā)來的命令和數(shù)據(jù)。

mem_task.c負責存儲器的管理工作。

mode_task.c負責模式轉換的分配工作，主要是song_task,voice_task,tool_task之間的轉換：

song_task.c負責MP3播放工作，voice_task.c負責錄音的錄和放工作，tool_task.c負責常用工具的管理工作。

各個任務之間是一種協(xié)作式多任務方式工作的，每個任務接收系統(tǒng)發(fā)出的調度數(shù)據(jù)，處理相應的工作，如果工作的條件(I/O資源、時間等)滿足，就執(zhí)行相應的工作，否則釋放MCU的控制權，等待下次MCU的控制權。

ATMEL單片閃存MP3解碼芯片典型應用的軟件結構

由于ATMEL單片閃存MP3解碼芯片是即插即用的U盤，只有WIN98下需要驅動程序，ATMEL免費提供編譯好的版本和用戶可修改的版本W(wǎng)IN98驅動程序。