vW90P71 0的智能音樂播放囂系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．1 主、從機(jī)控制器
W90P710主機(jī)是系統(tǒng)控制和管理的核心，實(shí)現(xiàn)音樂播放，錄音，音樂文件和錄音文件的存儲、刪除、顯示，以及與單片機(jī)的串口通信等功能。該處理器以ARM7TDMI為內(nèi)核，具有以下特性：
①片內(nèi)集成LCD控制器，方便實(shí)現(xiàn)顯示功能；
②外部總線接口具有豐富的片選資源，可擴(kuò)展NAND Flash等大容量存儲設(shè)備；
③具有4個串口，可方便實(shí)現(xiàn)與凌陽單片機(jī)的串口通信及程序調(diào)試。
同時(shí)，W90P710主頻能達(dá)到80 MHz，功耗低，有著十分優(yōu)秀的性價(jià)比，特別適用于系統(tǒng)控制領(lǐng)域。
系統(tǒng)的語音識別芯片為SPCE061A，是凌陽科技公司推出的針對語音識別領(lǐng)域的16位單片機(jī)，具有體積小、功耗低、性能好且易于開發(fā)等特點(diǎn)。該芯片使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2．4 kbps)，能容納210 s的語音數(shù)據(jù)；具備串行設(shè)備接口；7通道10位電壓A／D轉(zhuǎn)換器(ADC)和1個單通道的聲音專用A／D轉(zhuǎn)換器。聲音A／D轉(zhuǎn)換器輸入通道，內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)電路。語音模式成功啟動或處于訓(xùn)練模式下，單片機(jī)自行采集語音信號并進(jìn)行識別，識別結(jié)果通過串行接口傳給主機(jī)。
2．2 音頻模塊
音頻模塊在整個系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，不但要實(shí)現(xiàn)錄音功能，而且還需播放MP3音樂、提示音和錄音文件。本系統(tǒng)的音頻接口由AC97音頻接口總線接口和ALC203音頻編解碼器組成。ALC203是Realtek公司推出的一款經(jīng)濟(jì)型音頻編解碼器，它通過AC97數(shù)字音頻接口實(shí)現(xiàn)音頻信號的數(shù)字化處理。圖2是關(guān)于音頻編解碼的具體實(shí)現(xiàn)電路，ALC203的2、3腳接1個24．576 MHz的晶振；5、6、7、10腳和華邦W90P710的AC97數(shù)字音頻接口AC97-DATO、AC97-BCLK、AC97-DATI、AC97-SYNC相連；MIC1和MIC2接麥克風(fēng)兩端；HP-OUT-L和HP-OUT-R腳分別通過一個有極電容接到耳機(jī)插口處；GPIO1和GPIO0可以硬件調(diào)節(jié)音量，但本設(shè)計(jì)采用軟件進(jìn)行音量調(diào)節(jié)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/166854.htm
2．3 其他模塊設(shè)計(jì)
LCD顯示屏選用的是AUO公司的A030DL01(320×240)工業(yè)級液晶屏。該液晶屏的彩色格式為RGB656格式，彩色色深可達(dá)到64K色，顯示文件名和歌曲基本信，同時(shí)因屏幕空間較大，可添加彩色背景畫面。漢字顯示是通過添加字庫軟件實(shí)現(xiàn)的。鍵盤有4×1個按鍵，方便用戶控制播放器，同時(shí)也保證在語音模式不能正確工作時(shí)可以按鍵控制機(jī)器。
MPEGDEC_STREAM*MPEGDEC_open(char*filename，MPEGDEC_CTRL*ctrl)；
功能描述：打開MPEG音頻文件。
參數(shù)：filename為待打開的音頻文件，ctrl為控制數(shù)據(jù)解碼信息的結(jié)構(gòu)體。
返回值：打開成功，則返回包含數(shù)據(jù)流信息和解碼信息的結(jié)構(gòu)體指針；失敗，則返回NULL。
void MPEGDEC_dose(MPEGDEC_STREAM*mpds)；
功能描述：關(guān)閉MPEG音頻文件。
參數(shù)：mpds指向待關(guān)閉的音頻文件。
無返回值。
unsigned long MPEGDEC_decode_frame(MPEGDEC_STREAM*mpds，short*pcm[MPEGDEC_MAX_CHANNELS]);；
功能描述：為當(dāng)前打開的音頻文件的一幀解碼。
輸入：mpds指向打開的音頻文件。
輸出：pcm[]存放解碼后的16位音頻數(shù)據(jù)；pcm[0]中存放單聲道或左聲道或聲道1的數(shù)據(jù)；pcm[1]中存放右聲道或聲道2的數(shù)據(jù)。
返回值：返回解碼一幀的音頻數(shù)據(jù)數(shù)目；返回MPEG-DEC_ERR_EOF，則說明當(dāng)前幀是最后一幀；返回MPEG-DEC_ERR_BADFRAME，則說明該幀已損壞。
3．2．2 歌曲基本信息結(jié)構(gòu)體
按照MP3的ID3 V1．0標(biāo)準(zhǔn)定義，MP3文件的最后128字節(jié)用來存放標(biāo)簽頭、歌曲名、演唱者等信息。為了在LCD屏上顯示當(dāng)前播放歌曲的基本信息，給出了一個結(jié)構(gòu)體來讀取并存放這些信息。這個結(jié)構(gòu)體定義如下：
3．2．3 播放主流程
當(dāng)用戶選中歌曲進(jìn)入播放界面時(shí)，ARM7主機(jī)首先通過串口給單片機(jī)發(fā)一個命令字0x01，通知從機(jī)進(jìn)入識別“播放器”這組命令的函數(shù)。從機(jī)接收到命令后，首先判斷“播放器”這組命令是否已經(jīng)訓(xùn)練。若訓(xùn)練，則返回0x04，同時(shí)播放器的語音模式啟動成功；若未訓(xùn)練，則返回0x06，LCD屏顯示提醒用戶訓(xùn)練該庫；若從機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(因?qū)崟r(shí)性要求，這里“規(guī)定時(shí)間”指200 ms)返回其他值或未返回值，則播放器的語音模式啟動失敗。若成功啟動語音模式，音樂是分幀解碼后播放，在幀一幀循環(huán)中，主機(jī)需查詢鍵盤和串口，來實(shí)現(xiàn)“上一首”、“下一首”、“播放”、“暫停”、“退出”和調(diào)節(jié)音量的功能。若語音模式啟動失敗，則只需查詢鍵盤。每次接收到“退出”命令時(shí)，主機(jī)在退出音樂模式前需通過串口發(fā)送0x05給單片機(jī)，通知單片機(jī)同步退出該模式；單片機(jī)接收到命令后，需返回0x04告知主機(jī)已退出。播放的主流程如圖4所示。關(guān)于語音命令如何訓(xùn)練，可見參考文獻(xiàn)[5]，這里不再贅述。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
以W90P710開發(fā)套件+凌陽SPCE061A為硬件，采用嵌入式操作系統(tǒng)μClinux，在實(shí)驗(yàn)室安靜和嘈雜的情況下(安靜時(shí)室內(nèi)噪聲為50 dB，嘈雜時(shí)為60 dB)，測試播放器語音模式的工作效率。在測試語音模式的工作效率前，先進(jìn)行了按鍵測試，測試通過率為100％，且音樂播放流暢，響應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性要求。
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