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          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          作者: 時間:2016-10-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:文章設(shè)計了一種基于STM32F103RCT6微控制器以及解碼芯片的無線解說器。采用意法半導體的Cortex—M3內(nèi)核的STM32系列作為核心控制芯片管理及讀取解說詞文件,并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給進行解碼,同時接收外界命令。系統(tǒng)采用大容量的SD卡作為存儲部分,通過SPI將與SD卡的數(shù)據(jù)與STM32進行交互通信。本解說器在播放時沒有出現(xiàn)理論上的斷續(xù)情況,音質(zhì)較好,占用的軟硬件資源也較少,為后續(xù)的擴展留下了很大空間。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/306329.htm

          0 引言

          無線講解器通常用于工廠、博物館、景區(qū)等室外空曠場所供參觀介紹用,通過事先在場所安放無線發(fā)射模塊,并控制發(fā)射模塊的工作范圍。聽眾到達景點后,手上的講解器將自動接收各個地點的無線編碼信號,經(jīng)解碼后即可將存儲在SD卡中的語音播放,以便清晰地全程收聽全部介紹內(nèi)容。

          1 系統(tǒng)總體構(gòu)成

          系統(tǒng)主要器件包括TFT、STM32F103RCT6微控制器、SD卡、語音解碼芯片VS1003、揚聲器。STM32F103RCT6微控制器為系統(tǒng)終端的控制核心,通過它與手持式設(shè)備之間進行無線串口通訊,讀取SD卡中的音頻文件,控制VS1003解碼讀取的數(shù)據(jù),實現(xiàn)聲音的播放與控制,該系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          2 硬件電路控制

          2.1 TFT控制電路

          單片機芯片STM32F103RCT6工作在8MHz時鐘下,RTC工作在32.768kHz時鐘下。單片機PA3、PA5、PA6、PA7、與SD卡SD_CS、SPI1_SCK、SPI1_MISO、SPI1_MOSI相連,采用SPI通訊。顯示屏接口采用并行總線方式(數(shù)據(jù)總線D[7:0]、地址總線A[1:0]、片選/CS、讀/RD、寫/WR),直接與單片機引腳相連,如圖2所示。

          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          2.2 VS1003控制電路

          語音解碼芯片VS1003可解碼MP3(MPEG 12音頻層III)(CBR+VBR+ABR)、WMA 4.0/4.1/7/8/9的所有配置文件(5.384kbit/s的)、WAV(PCM+IMAADPCM)、MIDI/SP—MIDI文件,對話筒輸入或線路輸入的音頻信號進行IMA ADPCM編碼,內(nèi)含高性能片上立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)換器,兩聲道間無相位差。

          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          VS1003通過7根引腳(VS RST、VS DREQ、VS_MISO、VS_MOSI、VS_SCK、VS_XDCS、VS_XCS)與主控芯片相連,如圖3所示。需要播放音頻文件時,首先應(yīng)復位VS1003(包括硬復位和軟復位),讓其回到原始狀態(tài),準備解碼下一個音頻文件。接著需配置VS1003相關(guān)寄存器,包括VS1003的模式寄存器(MODE)、時鐘寄存器(CLOCKF)等。最后向VS1003里寫入數(shù)據(jù)。VS1003會自動識別它所支持的音頻格式并進行播放。

          3 軟件控制設(shè)計

          3.1 手持設(shè)備控制流程

          對手持式設(shè)備進行軟件控制編程時,第一步使用需要對系統(tǒng)時鐘進行初始化,需要對外部高速時鐘使能,中斷向量表配置,鎖相環(huán)配置等過程。這樣系統(tǒng)才能正確執(zhí)行相關(guān)程序。接下來對串口進行初始化,本設(shè)計使用的串口一,需要對GPIOA進行初始化,并配置其復用功能,將TXD引腳設(shè)置成復用延遲輸出,RXD配置成浮空輸入。下面設(shè)置USAT的波特率、傳輸字長、有無奇偶校驗、數(shù)據(jù)流控制、收發(fā)模式、中斷優(yōu)先級、中斷服務(wù)函數(shù)等。

          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          手持設(shè)備上的TFT初始化以后,就可顯示初始化界面,接著等待終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)顯示,手持設(shè)備在完成各種初始化工作后與終端設(shè)備進行握手連接,握手成功之后便能顯示終端設(shè)備上發(fā)送過來的信息,握手失敗后就不停嘗試著與終端設(shè)備進行握手,直到握手成功。點擊后進行軟件判斷得到點擊的坐標值,并將坐標值傳送至終端設(shè)備。

          3.2 終端設(shè)備程序流程圖

          終端設(shè)備開機后需要設(shè)置無線單片機的初始值,初始值為包括解說區(qū)域的坐標代碼,因此在游覽干道旁需每隔約25m設(shè)置一個終端,當游人在游覽干道上行進,身上的手持設(shè)備就可隨時和道路旁放置的無線終端相互交換信息,播放需要的解說詞。

          因此終端流程最開始對所需要的外設(shè)進行初始化,確認初始化無誤以后進入正弦波測試,如有初始化不成功的程序?qū)⒉荒苓M入下一個流程。在正弦波測試完之后確定終端設(shè)備上的外設(shè)運行良好,將SD卡中的音頻文件信息解碼出來,并發(fā)送出去,此時進入串口監(jiān)控狀態(tài),時刻監(jiān)控串口信息,當收到播放指令時即在SD卡中尋找對應(yīng)的信息,并從SD卡中將數(shù)據(jù)讀取出來,發(fā)送至VS1003進行解碼,在播放過程中如接收到新的串口數(shù)據(jù),再進行判斷,是停止還是暫停或者其他命令,然后執(zhí)行相應(yīng)的命令。

          一種觸摸式無線解說器的系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)

          4 結(jié)論

          本文所設(shè)計的無線解說器以STM32F103系列單片機作為核心處理器,處理速度快且性價比高。利用VS1003解碼芯片控制文件,選用合適的通訊方式,嚴格把控時序,確保播放聲音的清晰與真實。通過對觸摸顯示屏的操作,實現(xiàn)手持部分和終端部分二者的無線通訊,確保游人在指定地點接收到相應(yīng)解說詞,本系統(tǒng)經(jīng)過實際使用,通信效果良好,播放的解說詞流暢,音質(zhì)較好。在后期設(shè)備升級中,可考慮采用高速DSP作為中央控制芯片,即可無需解碼芯片,且更好地將系統(tǒng)嵌入到DSP為核心的產(chǎn)品中,從而更加人性化。



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