基于ISP1362的U盤(pán)MP3播放器設(shè)計(jì)

摘    要：本文使用AT89C51SND1作為主控制器和MP3解碼器，ISP1362作為USB主機(jī)，將U盤(pán)中的MP3文件讀取出來(lái)并進(jìn)行播放，實(shí)現(xiàn)了MP3播放器中解碼單元與存儲(chǔ)單元的分離。

關(guān)鍵詞：AT89C51SND1C；ISP1362；U盤(pán)；MP3播放器

播放器與存儲(chǔ)器的一體化設(shè)計(jì)對(duì)MP3播放器的便攜性起了關(guān)鍵性的作用，但與此同時(shí)，它又帶來(lái)了很多新的問(wèn)題。比如存儲(chǔ)容量固定，如果想裝下更多的歌曲只能去購(gòu)買(mǎi)新的產(chǎn)品，造成了巨大的浪費(fèi)。另一方面，一體化又限制了MP3播放器在其它領(lǐng)域的應(yīng)用，比如汽車(chē)電子等。于是，將存儲(chǔ)器與播放器分離，成為MP3的另一發(fā)展方向，也是開(kāi)發(fā)這款U盤(pán)MP3播放器的意義所在。

主要芯片簡(jiǎn)介

AT89C51SND1是ATMEL推出的基于8位C51 MCU內(nèi)核的MP3解碼器芯片。它內(nèi)置MP3硬件解碼器，支持48kHz、44.1kHz、32kHz、24kHz、22.05kHz及16kHz采樣頻率，具有重低音、中音、高音均衡控制和重低環(huán)繞聲效果。它可以適應(yīng)市場(chǎng)上不同DAC的可編程音頻輸出接口，兼容PCM和I2S格式。內(nèi)置2304B RAM和64KB Flash程序空間，方便用戶增加復(fù)雜的功能。并通過(guò)內(nèi)置鎖相環(huán)提供MP3和音頻時(shí)鐘以及USB時(shí)鐘。

要想讀取U盤(pán)，USB主機(jī)控制器必不可少。為了將來(lái)進(jìn)一步升級(jí)系統(tǒng)，本文選用了功能強(qiáng)大的USB－OTG芯片ISP1362。ISP1362在單芯片上集成了OTG控制器、高級(jí)主機(jī)控制器和外設(shè)控制器。ISP1362的OTG控制器完全兼容USB2.0以及On-The-Go Supplement 1. 0協(xié)議，主機(jī)和設(shè)備控制器兼容USB 2. 0協(xié)議，并支持12Mbps的全速傳輸和1.5Mbps的低速傳輸。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)的搭建圍繞AT89C51SND1進(jìn)行，如圖1所示。由于其內(nèi)部具有硬件解碼器，因此電路構(gòu)成并不復(fù)雜。首先由單片機(jī)控制ISP1362，將U盤(pán)中的MP3文件讀取出來(lái)，送到硬件解碼器進(jìn)行解碼。解碼之后由數(shù)字音頻接口將數(shù)字信號(hào)傳送至音頻DAC CS4330，轉(zhuǎn)換之后產(chǎn)生音頻信號(hào)。由于DAC輸出的信號(hào)功率有限，在后端又加入了運(yùn)算放大器，經(jīng)過(guò)放大之后的信號(hào)就可以直接輸出給音箱或耳機(jī)等設(shè)備了。

圖1 系統(tǒng)框圖

AT89C51SND1是基于51內(nèi)核的單片機(jī)，因此，最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。除了傳統(tǒng)單片機(jī)的晶振和復(fù)位電路之外，還有PLL濾波電路和USB接口電路，如圖2所示。   
 
ISP1362是16位總線結(jié)構(gòu)，不能直接和8位單片機(jī)接口。因此，將單片機(jī)的P0和P2口一同作為數(shù)據(jù)總線接至ISP1362的16位總線上，將   、、分別接到單片機(jī)的P3.4、P3.7和P3.6，通過(guò)仿真讀寫(xiě)時(shí)序控制它的數(shù)據(jù)讀取等操作。

除了這些基本的總線連接，ISP1362還需要連接一些特殊的控制引腳：
A0：用于決定控制器處于命令狀態(tài)還是數(shù)據(jù)狀態(tài)：0表示數(shù)據(jù)狀態(tài)，1表示命令狀態(tài)；
A1：用于決定控制器工作于主機(jī)還是設(shè)備控制模式：0表示處于主機(jī)控制(HC) 模式；1表示處于設(shè)備控制(DC) 模式。

接至MCU的P1.5。P1.5＝0時(shí)表示處于OTG工作狀態(tài)，P1.5＝1則表示處于非OTG狀態(tài)。

INT1_USB、INT2_USB分別接至MCU的INT0和INT1引腳，用以產(chǎn)生中斷。

ISP1362有兩個(gè)USB端口，分別是OTG端口和主機(jī)端口。因?yàn)镺TG端口包含了主機(jī)功能，所以系統(tǒng)中使用OTG端口來(lái)連接U盤(pán)。根據(jù)USB2.0協(xié)議，USB主機(jī)需要2個(gè)15k降南呂繾?，但OTG端口同時(shí)又可作為設(shè)備端口使用，而設(shè)備是沒(méi)有下拉電阻的。因此ISP1362提供了“軟連接”機(jī)制，通過(guò)內(nèi)部的寄存器來(lái)控制電阻的連接與否。所以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)并不需要在外部加下拉電阻。而 為開(kāi)漏輸出，因此加入了一個(gè)10kW的上拉電阻R14_USB。如圖3所示。

AT89C51SND1C及

ISP1362的初始化

在開(kāi)始播放MP3文件之前，需要一系列初始化操作。這些操作是通過(guò)設(shè)置AT89C51SND1C及ISP1362內(nèi)部的相關(guān)寄存器來(lái)完成的。

AT89C51SND1C的初始化

為了正常播放MP3文件，首先要對(duì)主控制器AT89C51SND1C進(jìn)行以下幾方面的設(shè)置。

鎖相環(huán)初始化

MP3解碼器和音頻輸出接口使用的都是內(nèi)部鎖相環(huán)提供的時(shí)鐘。鎖相環(huán)的初始化是通過(guò)設(shè)置PLLCON、PLLNDIV和PLLNDIV來(lái)完成的。其輸出頻率的計(jì)算公式為：PLLclk=OSCclk