基于MCU和音頻解碼器設(shè)計(jì)磁帶式MP3播放器

　　mTape是新一代創(chuàng)新的便攜式音樂播放器。它具有磁帶式的外殼（見圖1），并可像磁帶一樣放入卡式磁帶機(jī)中，但播放的是音質(zhì)更為優(yōu)美的MP3音樂。由于其帶有靈活簡(jiǎn)潔的操作界面，在脫離卡式磁帶機(jī)時(shí)，還可以作為一個(gè)通用的便攜式MP3播放器。它支持SD/MMC卡即插即用，用戶可自由擴(kuò)展存儲(chǔ)空間；高速USB2.0接口既可以傳輸數(shù)據(jù)又可以對(duì)內(nèi)置的鋰電池進(jìn)行充電，充分體現(xiàn)出它簡(jiǎn)潔方便的特點(diǎn)。

　　硬件系統(tǒng)的主要器件

　　mTape的構(gòu)成主要基于福華先進(jìn)微電子公司的微控制器FS7821和音頻解碼器FS2401，圖2為mTape硬件系統(tǒng)框圖。該框圖包括兩部分：虛框內(nèi)為數(shù)據(jù)的傳輸處理；虛框外為供電和充電部分。

　　FS7821是一個(gè)基于RISC架構(gòu)的8051內(nèi)核的媒體控制器，它具有兼容性良好的高速USB2.0接口和多種媒體接口控制器，例如NAND FLASH存儲(chǔ)器、Smart Media (SM)、CompactFlash (CF)、Micro Drive、Secure Digital (SD)、 Multi Media Card (MMC)、 Memory Stick (MS)、Memory Stick-Pro (MS-pro)、 xD Picture (xD)等控制器。從PC經(jīng)USB2.0傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無(wú)需CPU處理，通過(guò)DMA直接傳送到媒體介質(zhì)，大大提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。

　　FS7821內(nèi)部指令100％兼容最為流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8051，所以在軟件上和標(biāo)準(zhǔn)8051是完全兼容的，為軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便。由于它采用的是流水線RISC架構(gòu)8051MPU內(nèi)核，其指令處理速度比標(biāo)準(zhǔn)8051處理速度快很多。而且，它還采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸算法，優(yōu)化了總線架構(gòu)。這些新的設(shè)計(jì)方法使得無(wú)需增加控制器或者媒體器件成本就可以使數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)速度大大地提高。除此之外，F(xiàn)S7821為各種存儲(chǔ)卡的外圍器件控制和擴(kuò)展提供了32個(gè)GPIO引腳，也使得FS7821特別適合設(shè)計(jì)FLASH MP3、讀卡器等相關(guān)產(chǎn)品。

　　FS2401是一個(gè)單片MP3音頻解碼芯片，片內(nèi)集成了高性能低功耗的DSP處理器內(nèi)核、高質(zhì)量的可變率采樣立體聲DAC、音頻功率放大器、串行數(shù)據(jù)輸入接口SPI，以及控制信號(hào)I/O和通用I/O。FS2401作為一個(gè)從屬器件偵聽通過(guò)SPI接口傳來(lái)的比特流數(shù)據(jù)。比特流數(shù)據(jù)被解碼后，經(jīng)過(guò)數(shù)字音量控制傳到過(guò)采樣multi-bit, sigma-delta DAC，整個(gè)解碼過(guò)程只通過(guò)SPI接口進(jìn)行控制。除了基本的解碼之外，還可以通過(guò)其內(nèi)部的用戶RAM區(qū)加入特殊的音樂效果。

　　硬件部分的5種主要功能

　　MP3播放器功能：FS7821利用4個(gè)GPIO和音頻解碼器FS2401的SPI接口相連，可以對(duì)FS2401進(jìn)行初始化和實(shí)時(shí)控制，并能從SD卡或者M(jìn)MC卡自動(dòng)讀取MP3文件，然后傳到FS2401進(jìn)行解碼，產(chǎn)生的兩路立體聲模擬信號(hào)送到耳機(jī)插孔和磁頭。
讀卡器功能：由于FS7821通過(guò)內(nèi)部集成了高速的USB2.0接口、DMA和多媒體接口，很容易實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和mTape的SD/MMC卡之間任何格式的文件高速傳輸和存儲(chǔ)。