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基于 ARM 的无损音乐播放器设计. 答辩人 ：林伟山 专业 ：计算机控制技术 指导老师 ：高智勇. 温州职业技术学院. 关于无损音频.
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基于ARM的无损音乐播放器设计 答辩人 ：林伟山 专业 ：计算机控制技术 指导老师 ：高智勇 温州职业技术学院
关于无损音频 相对自然界的信号，音频编码最多只能做到无限接近，至少目前的技术只能这样了，相对自然界的信号，任何数字音频编码方案都是有损的，因为无法完全还原。在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。因此被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用。 通常我们使用三个参数来表示声音，即量化位数、取样频率和声道数。声道有单声道和立体声之分，一般地，无损音频的取样频率为44100Hz ，其文件大小的计算方式为： 所占容量 = (取样频率 * 量化位数 *声道) * 时间 / 8 (字节 = 8bit)
概述 自从随身听诞生以来，音质便成了永恒的主题。容量的演变，格式的革新，解码的改进，组成了牢固的三角，支撑着随身听的向前发展。以我们最熟悉的MP3格式举例，它本身是一种有损耗的音乐压缩格式，由于其先天性的不足，音质想要媲美CD显然是不可能的。因此不少音乐发烧友仍然使用着老式CD随身听。 本系统设计无损音乐播放器可以实现对波形文件的高保真播放，从而给人以最真实的声感。现在有很多大容量的MP4、MP5、手机等都已经开始支持无损了，但还是无法达到真正的无损播放，并且声感也不是很好，而一些专门的无损音乐播放器市场价格也是很昂贵。 所以本系统设计就是要实现在尽可能的降低开发成本的同时实现无损音乐的高保真音质播放。
自从随身听诞生以来，音质便成了永恒的主题。容量的演变，格式的革新，解码的改进，组成了牢固的三角，支撑着无损音乐随身听的向前发展。 研究背景 在尽可能的降低开发成本的同时实现无损音乐的高保真音质播放。 研究意义 1. 无损音乐的解码播放 2. 个性化的人机交互界面 研究目标 高速处理波形文件的数据，并高效地将音乐播放出来，给人以最真实的声感。 研究问题
1 4 2 3 研究过程 提出问题 —— 市场需求、可行性分析 分析问题 —— 论证调查、系统分析 解决问题 ——系统设计、调试运行 研究方法 —— 资料分析、实践验证
研究框架 项目分析 1、系统要求 2、可行性 方案论证 系统设计 调试完成 1、微处理器 2、解码芯片 1、电路 2、软件 欣赏
音频文件读取 音频数据流发送 解码芯片解码 数 字 / 模 拟 信 号 输 出 功能操作 音量大小 歌曲切换 暂停播放 文件选择 系统简要描述 本系统是一个无损音乐播放设备，它通过对无损音乐波形文件的高保真解码给用户最真实的音乐感。该系统占用空间小，可随身携带。 系统功能图
主要内容 平台搭建 硬件选型 MDK J-Link 微处理器：STM32 解码芯片：VS1053 系统 软件设计 电路设计 FreeRTOS 主控电路 触屏电路 存储卡读取电路 解码电路 调试运行 演示与欣赏
微处理器 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。
解码芯片 VS1053 是由芬兰 VLSI 公司出品的一款单芯片的 MP3/WMA/MIDI 音频解码和 ADPCM 编码芯片，其拥有一个高 性能低功耗的 DSP 处理器核VS_DSP，5K 的指令 RAM，0.5K 的数据 RAM，串行的控制和数据输入接口，4 个通 用 IO 口，一个 UART 口；同时片内带有一个可变采样率的 ADC、一个立体声 DAC 以及音频耳机放大器。
开始 触屏操作 读取SD内容 N 目标内容 Y 通过SPI 发送至VS1053 N 解码完毕 Y 软件设计 初始化各外设，创建系统任务 为提高控制系统的可靠性、可维护性和编程的效率性，控制系统的软件采用模块化结构，基于FreeRTOS操作系统，用C语言编写，简洁、明了。在硬件的基础上，无损音乐播放器的所有功能都是由触摸屏实行的，通过软件编程可以控制音量大小、上下切换歌曲、暂停和停止等等。
总结 本无损音乐播放器系统是按照软硬件工程学的方法来进行设计和开发的，用来对无损音乐文件的高保真解码播放。系统分为控制、读取、解码三大功能模块，各个功能模块层次清晰，硬件上占用空间小，性价比高，用户可以很方便的使用本系统。
展示2 本无损音乐播放器系统是按照软硬件工程学的方法来进行设计和开发的，用来对无损音乐文件的高保真解码播放。系统分为控制、读取、解码三大功能模块，各个功能模块层次清晰，硬件上占用空间小，性价比高，用户可以很方便的使用本系统。
展示3 本无损音乐播放器系统是按照软硬件工程学的方法来进行设计和开发的，用来对无损音乐文件的高保真解码播放。系统分为控制、读取、解码三大功能模块，各个功能模块层次清晰，硬件上占用空间小，性价比高，用户可以很方便的使用本系统。
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感谢观赏 温州职业技术学院（计控0801 林伟山） 2011年3月13日
