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基于ARM的音乐播放器的设计与实现摘要多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体, 是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术, 是新一代电子技术发展和竞争的焦点。
嵌入式设备与多媒体技术的融合使得PDA, 智能手机, 平板等智能终端得到快速发展。
未来, 智能终端与物联网的结合将推动嵌入式设备快速发展。
因此, 基于嵌入式终端的应用前景广阔。
设计目的是在嵌入式平台上开发一款基于开源Linux操作系统的多媒体播放器, 它以mplayer作为核心播放程序, 将支持更多的文件播放格式甚至能够与PC机上的媒体播放器相媲美。
多媒体播放器的硬件部分: 以S3C2440开发板为硬件平台, 它的外围设备能够外插U盘作为存储器、TFT-LCD触屏、key23键盘, 以及外接耳机作音频设备。
因为播放器开发是基于成熟的硬件平台, 主要工作集中在软件部分, 主要包括: 搭建开发环境, 配置编译mplayer可执行程序, 编写触屏驱动, 及key23驱动, 编写主控程序等等, 最后将程序移植安装到开发板, 完成基于Linux的嵌入式播放器的设计。
经过测试, 播放器符合设计要求。
关键词: 触屏, 移植, 线程, 嵌入式AbstractThe multimedia technology involves sound, text, image, animation, video and communications and other functions. Information technology is one of fastest growing technologies. Obviously, it is a new generation of electronic technology development and the focus of competition. The integration of embedded equipment and multimedia technology contributes a rapid development for PDA, smart phones, slab intelligent terminal. In the future, intelligent terminal will promote the network embedded equipment rapid development. So, the application that based on embedded terminal has a bright future.The purpose of this design is to design multimedia player on an embedded platform by using the open source in Linux operating system. It is take mplayer as core broadcast program, which will support more file format, and even is more comparable with the PC media players.The hardware part of Multimedia player takes S3C2440 development board for the hardware platform, which use the USB disk, tft-lcd touch screen, key23 keyboard, and external earphone for audio equipment. Because the player development is based on mature hardware platform, the main work focused on software part, which main includes these works, such as the development environment set up, the compiled configuration of mplayer, the drive of touch screen and key23, and the program of master control, etc. Finally, the developed program can be installed to development board based on the Linux. After testing, player can meet the design requirements.Keywords: touch screen; transplant; thread; embedded;目录第1章绪论 ............................................................. 错误!未定义书签。
基于ARM的⾳频播放器设计毕业论⽂基于ARM的⾳频播放器设计毕业论⽂⼀、概述⾳频播放⼀直是⼈们所钟爱的，琳琅满⽬的各种个样的MP3播放器随处可见，但其相应的驱动能⼒有限。
本设计是采⽤S3C44B0X处理器的IIS⾳频接⼝和⾳频编码解码芯⽚UDA1341TS，并⽤DMA⽅式⾼效地来实现录⾳和播放声⾳时的数据传输。
⼆、⾳频播放器硬件设计2.1 硬件体系结构设计UDA1314TS和S3C44B0X通过IIS总线传输⾳频数据，控制数据通过UDA1314的L3接⼝传输，但S3C44B0X没有提供标准的L3接⼝，可以通过3个GPIO引脚模拟L3接⼝时序，实现与UDA1314TS的L3接⼝相联。
UDA1314TS芯⽚集成了数字化⾳频和混频器功能，可以播放器数字化声⾳和录制声⾳（常把此类芯⽚称为CODEC编码译码器设备），它可以外接麦克风和扬声器。
由于⾳频数据传输量⼤，数据传输通常采⽤BDMA⽅式。
放⾳系统的过程是：⾳频数据⾸先传输到部缓冲区，然后BDMA控制器将缓冲区的数据通过IIS总线传输给⾳频芯⽚。
⾳频芯⽚经过解码及D/A转换给扬声器。
三星公司的BDMA控制器没有置的存储区域，在驱动程序中必须2.2.1 IIS总线简介S3C44B0X IIS(Intel –IC Sound，置集成电路⾳频总线)接⼝能⽤来连接⼀个外部8/16位⽴体声⾳CODEC。
IIS总线接⼝对FIFO存取提供DMA传输模式代替中断模式，它可以同时发送数据和接收数据，也可以只发送数据。
1.特征（1）⽀持IIS格式与MSB_justified格式，每个通道⽀持16fs，32fs和48fs的穿⾏位时钟频率。
（2）每个通道可以⽀持8位或者16数据格式。
（3） 256fs 和384fs 主时钟（4）时钟和外部CODEC 时钟的可编程的频率分频器。
（5） 32字节的发送和接收FIFO（6）⽀持正常传输模式和DMA 传输模式。
2. IIS 总线结构 ADDR IISDI DATA IISDOONTLBRFC 包括总线接⼝、部寄存器、状态机、控制总线接⼝和FIFO 访问；3位的双向分频器包括⼀个作为IIS 总线的主设备时钟发⽣器，另⼀个作为外部时钟编码器的时钟发⽣器；16字节发送和接收FIFO 完成发送数据写⼊发送FIFO ，接收数据从接收FIFO 中读出功能；主设备串⾏⽐特时钟发⽣器（主设备模块）将从主设备时钟中分频得到串⾏⽐特数时钟；声道发⽣器和状态器⽣成和控制IISCLK 和IISLRCK ，并且控制数据的接收和发送；16位移位寄存器在发送数据时将数据由并变串，接收数据时将数据由串变并。
摘要二十一世纪是信息技术的时代，信息的交流量非常大，这就会使人们在计算机面前工作的时间大大增加，因而增加了人们的负担和压力。
再加上飞快的生活节奏，物质生活的逐步改善，更会给人们带来身心的劳累，人们在这种身体状况下去工作，不但效率不高，而且还很容易犯错，人们对精神层面的需求逐渐增强。
因此人们需要一些娱乐和消遣的软件来减轻压力，消除疲劳，让人们更好的去工作和生活。
由于不满足于仅在家中欣赏电视提供的多媒体，便携的媒体播放器应运而生。
本Mp3播放器就是为了实现这个目的而编写的。
由于嵌入式Linux操作系统功能强大又易于移植。
本次设计的是MP3播放器应用程序，就是一个基于嵌入式开发的一个媒体播放器软件,采用嵌入式ARM9经典开发平台。
关键词:嵌入式系统，Linux，Mp3播放器目录第一章绪论 (1)1.1开发嵌入式MP3播放系统的目的 (1)1.2开发嵌入式MP3播放系统的意义 (1)第二章系统方案及嵌入式LINUX环境的搭建 (2)2.1嵌入式系统方案的设计 (2)2.2嵌入式L INUX环境的搭建 (2)第三章硬件开发平台及其操作系统的构建 (3)3.1开发平台的硬件资源 (4)3.2开发平台的体系结构 (5)3.3开发平台硬件间的工作流程 (6)3.4开发平台操作系统的搭建 (7)3.4.1 U-Boot的编译 (7)3.4.2烧写U-boot (8)3.4.3 内核（kernel）的编译与烧写 (8)3.4.4 根文件系统的制作 (9)第四章系统的硬件设计与软件设计 (12)4.1 硬件设计 (12)4.2 软件设计 (13)第五章MP3播放器的制作与移植 (15)5.1M ADPLAY原理 (15)5.2移植到TX2440开发板上 (15)5.2.1 编译文件 (15)5.2.2移植madplay到TX2440 (16)第六章课程设计总结 (18)致谢 (18)参考文献 (20)第一章绪论1.1 开发嵌入式MP3播放系统的目的二十一世纪是信息技术的时代，信息的交流量非常大，这就会使人们在计算机面前工作的时间大大增加，因而增加了人们的负担和压力。
基于ARM的嵌入式linux系统下的MP3设计的开题报告一、选题背景近年来，随着嵌入式系统的应用越来越广泛，嵌入式linux系统的研发和应用也越来越普遍。
MP3播放器作为嵌入式系统中的一个典型应用，具有体积小、功耗低、功能强大等特点，已经广泛应用于移动设备、家庭娱乐等领域。
本次选题旨在设计一个基于ARM的嵌入式linux系统下的MP3播放器，旨在探究嵌入式系统在音频处理中的应用，以及掌握相关的音频处理技术。
二、选题意义随着数字音频技术的不断发展，数字音频处理也成为嵌入式系统中的一个重要应用领域。
MP3作为一种常见的数字音频格式，具有压缩率高、音质好等特点，其在嵌入式系统中的应用领域广泛。
本次选题以基于ARM的嵌入式linux系统为平台，设计一个MP3播放器，旨在探究音频处理相关技术，并运用到实际的项目中，进一步提升系统开发的技术水平。
三、设计思路本次MP3播放器设计采用基于ARM的嵌入式linux系统，整个设计流程可以分为系统硬件设计和软件设计两部分。
系统硬件部分包括选用适合的ARM芯片、外部存储器、音频解码芯片等。
软件部分则包括linux 系统的移植、音频解码软件的移植以及控制软件编写等。
1、硬件设计在硬件部分，我们需要选择适合的ARM芯片作为系统的核心，选择适合的音频解码芯片进行音频解码，同时需要考虑系统中的外部存储器等。
具体的设计思路如下：（1）选用ARM芯片在本次设计中，我们选用Cortex-A8这一款高性能的ARM芯片作为系统的核心。
该芯片的主要特点是性能高、功耗低，具有很好的应用前景。
（2）选用音频解码芯片在本次设计中，我们选用VS1053这一款流行的音频解码芯片。
该芯片能够实现对MP3、WMA等多种音频格式的解码，同时还具有多种音效功能。
（3）考虑外部存储器为了实现MP3播放功能，我们需要考虑外部的存储器。
在本次设计中，我们可以选用SD卡作为外部存储器，通过SPI协议与系统进行通信。
嵌入式MP3播放器的设计1 系统概述本文采用STM32系列微控制器，结合解码芯片VS1003、SD卡、LCD等外围设备设计并实现了MP3播放器。
其主要功能有:播放VS1003支持的所有音频文件，如MP3、WMA、WAV文件，且音质非常好；通过触摸屏实现按键功能，控制播放上一首/下一首、音量增减等；通过LCD显示歌曲名字和播放状态；本系统还实现了读卡器功能，PC机可通过USB接口直接对开发板上的SD卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。
MP3播放过程是STM32通过SPI1接口将数据从SD卡中取出，然后通过SPI2接口送至解码芯VS1003解码播放。
这里解码模块单独使用一个SPI接口，以减小干扰和噪声、提高音质。
2 系统硬件设计方案本系统在硬件上分为6个模块: 微控制器STM32F103、解码模块VS1003、存储模块SD卡、触摸屏、USB接口和显示屏LCD。
系统硬件框架如图5所示。
VS1003STM32图5 系统硬件框架图2.1 存储模块设计SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。
在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。
SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。
SD卡支持两种总线方式: SD方式与SPI方式。
其中SD 方式采用6线制，而SPI方式采用4线制，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。
可用不同的初始化方式使SD卡工作于SD方式或SPI方式。
在本设计中，音频数据MP3文件是以SD卡为载体。
所以在电路设计中必须含有读取SD卡模块。
该系统使用STM32内部接口SPI1与SD卡进行通信，下面介绍其引脚连接情况。
PE3:低电平有效，连接到SD卡的片选引脚CD/DAT3。
SPI在和SD卡进行通信时，需要将PE3拉低才能对SD卡进行操作。
PA7:映射为STM32内部接口SPI1的主输出从输入(MOSI)信号线。
基于单片机的MP3播放器设计随着科技的不断进步，单片机技术的出现为现代电子产品设计带来了巨大的变革。
如今，人们可以借助单片机将各种不同的功能集成到单一的设备中，实现复杂的功能。
MP3播放器是现代生活中常见的电子设备，能够提供高质量的音频播放功能。
本文将探讨如何基于单片机设计一个MP3播放器。
一、硬件设计1、单片机选择：首先需要选择合适的单片机作为主控芯片。
考虑到性能和价格因素，可以选择如STM32单片机作为核心控制器。
2、存储模块：为了存储音频文件，需要使用存储芯片或者SD卡等存储设备。
例如，可以使用SPI接口的EEPROM芯片来存储音频数据。
3、音频解码模块：该模块负责将存储的音频数据转换成模拟信号，然后通过音频放大器驱动耳机播放。
常见的音频解码芯片有炬力2588和炬力2589。
4、显示模块：为了方便用户操作和显示信息，可以选择LCD显示屏作为显示模块。
它可以通过SPI或者并行接口与单片机通信。
5、按键模块：为了实现用户输入功能，可以设计一个按键模块。
它可以通过GPIO接口与单片机通信。
二、软件设计1、系统初始化：在系统上电后，需要先进行系统初始化，包括设置单片机的时钟频率、配置IO口、初始化存储模块、音频解码模块和显示模块等。
2、音频文件读取：通过存储模块读取存储的音频文件数据，然后通过音频解码模块将数据转换成模拟信号，最后通过音频放大器驱动耳机播放。
3、用户操作：通过按键模块实现用户操作，如播放/暂停、上一曲/下一曲、音量调节等。
同时，在显示模块上显示当前播放状态、播放进度等信息。
4、文件管理：可以实现文件浏览、搜索、删除等功能，方便用户管理音频文件。
5、系统测试与调试：在完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试和调试，确保系统能够正常工作。
三、注意事项1、在硬件设计过程中，需要考虑电源供电稳定性、信号干扰等问题，避免对音质产生影响。
2、在软件设计过程中，需要考虑程序结构、代码优化等问题，提高程序效率和稳定性。
电子综合课程设计报告基于ARM+linux的MP3播放器一、主要指标和要求：1、能够正常的播放音乐2、能够播放自己随意指定的音乐3、播放的是MP3格式的音乐4、能够实现五秒快进和五秒快退5、能够实现正常退出二、方案选择及工作原理：1、MP3解码原理：MP3文件解码流程对于一个MP3文件的解码，本质上就是循环地对每一个Frame进行解码，直到完成所有Frame的解码，或者中途出现错误而中止。
MP3文件的解码流程如图l所示bj。
而对于每一帧的解码，首先是要获取每一帧的同步字符和帧头信息，从而获得相应的参数，并根据对帧头信息的分析进而得到实际一帧的音频数据；然后读取主要数据并获得缩放因子数据和霍夫曼码字，接着进行霍夫曼解码；其次进行反量化，并根据帧头的立体声信息对反量化结果进行立体声处理；最后通过混迭处理、IMDCT和合成滤波器重建数字音频信号的解码，生成PCM数据。
然后将PCM数据写入声卡设备，即可实现音频文件的播放。
2 、MP3播放原理：在linux内核中有已经做好了的声卡驱动程序，所以当我们加载声卡驱动后我们就会在文件系统的/dev/下看到/dev/dsp 这个声卡文件，根据文件的特性我们只要把我们的解码后的音乐文件不断地读出并写入声卡文件即可实现正常的声音播放，其中我们读文件用read()这个系统调用函数写文件用write()这系统调用，用ioctl()控制声卡文件的某些参数。
3、实现快进、快退的方案：a:循环读写文件之前创建一个子进程，这个子进程专门负责循环检测getchar()中输入的字符，根据不同的字符做出不同的反应，比如快进、快退、正常退出等，这个方案优点是思路明了，便于接受，但其缺点是进程是属于强占式的不利于进程的执行。
b:在循环读写文件之前，编写一个函数mode(),用来把程序由阻塞同步变为异步模式，这样只要在循环读写中加入getchar()就不会阻塞进程了，该方法实现简单，使程序执行也更合理。
基于ARM的多通道专业MP3播放器设计1 引言随着微电子技术的飞速发展，嵌入式产品以其自然的人机交互界面和丰富的多媒体处理能力迅速得以推广，并取得了巨大成功[1].目前，在多媒体音频领域中，MP3 播放器占据了绝对的主导地位。
但现有的MP3 播放器驱动能力非常有限，只适合个人使用，不能满足大型公共场所在不同区域播放不同背景音乐的多通道播放需要。
基于以上分析，本文设计了一种基于S3C44B0X 芯片的μClinux 环境下的多通道专业MP3 播放器。
2 系统功能分析与结构设计多通道专业MP3 播放器是专为满足公共语音广播市场的需求而设计的，其主要功能包括：(1)音频解码和播放功能;(2)通过USB 接口与大容量外部存储设备进行数据传输;(3)操作界面统一管理功能;(4)多通道播放功能。
为了提高系统运行效率，实现多通道播放管理，本系统选用三星公司的S3C44B0X 作为核心处理器，主要负责数据转换，输出通道的选择，以及LCD 的控制。
同时，选用意法半导体的STA013 作为解码芯片，配合AK4393 实现模拟音频信号的输出，此外，使用SL811HS 和ISP1520 提供两个主USB 接口，以实现移动硬盘或U 盘的挂接。
其系统总体结构如3 系统硬件设计作为一种典型的嵌入式系统，其开发的优点在于软硬件的可裁剪性[2]，在确保有一个稳定的最小系统以后，再对外围的设备进行扩展。
此多通道专业MP3 播放器的核心芯片S3C44B0X 是基于ARM7 而开发的多功能SOC(Signal Operation Control)。
S3C44B0X 除具备一般嵌入式芯片所具有的总线、SDRAM。
基于ARM的MP3播放器设计与实现0 引言MPEG(Moving Picture Experts Group)是运动图像专家组的英文缩写。
MP3 是MPEG Audio Layer-3 的缩写，即MPEG 第3 层音频编码标准，使用MP3 标准对音频数据编码既可以获得较大的音乐数据压缩比，又可以得到较好的音乐回放质量。
国内外现有的MP3 解码方案实现有2 种方案：硬件和软件解码。
利用专用解码芯片的硬件解码，其灵活性不好，并且硬件解码芯片的价格昂贵。
基于DSP 或ARM 等处理器开发平台的软件解码，扩展新能好，性价比高。
ARM(Advanced RISC Machines)既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术。
目前，采用ARM 技术知识产权(IP)核的微处理器，即通常所说的ARM 微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场基于ARM技术的微处理器应用约占据了32 位的RISC 微处理器75％以上的市场份额，ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
本文采用了ARM 微处理器作为整个音频播放系统的控制和管理单元。
出发点即为研究数字音频技术在ARM 嵌入式系统中的应用，结合数字音频和ARM 嵌入式系统这两个前沿技术，设计一个基于ARM 嵌入式系统的数字音频播放系统。
1 系统的总体方案本文介绍一种基于ARM LPC2131 的新式MP3 播放器设计，这种设计思路是以LPC2131 控制器为核心，来协同音频解码模块和音乐文件存取模块。
这样可以克服现在市场上MP3 价格高昂和音质之间的矛盾，并且具有海量存储的优点。
总体设计方案如图1 所示，是以ARM LPC2131 作为控制器来控制音频解码模块和音乐文件存取模块。
2 硬件设计2．1 音频解码模块设计音频解码模块包含一个高性能，自主产权的低功耗DSP 处理器核VS_DSP4，工作数据存储器，为用户应用提供5 KB。
基于嵌入式ARM-Linux的播放器的设计与实现摘要随着21世纪的到来，人类进入了PC时代。
在这一阶段，嵌入式技术得到了飞速发展和广泛应用。
由此，本文提出了一种基于嵌入式ARM-Linux的播放器设计与实现的方案。
本文首先详细分析了ARM体系结构，研究了嵌入式Linux操作系统在ARM9微处理器的移植技术，包括交叉编译环境的建立、引导装载程序应用、移植嵌入式Linux内核及建立根文件系统，并且实现了嵌入式Linux到S3C2410开发板的移植。
由于嵌入式系统本身硬件条件的限制，常用在PC机的图形用户界面GUI系统不适合在其上运行。
为此，本文选择了Minigui作为研究对象，在对其体系结构等方面进行研究基础上，实现了Minigui到S3C2410开发板的移植，完成了嵌入式图形用户界面开发，使得系统拥有良好的操作界面。
对于播放器，本文实现了Linux系统下的通用媒体播放器—Mplayer到S3C2410开发板的移植。
通过对音频数据输出的研究，解决了Mp1ayer播放声音不正常的问题，实现了一个集音乐和视频播放于一体的嵌入式多媒体播放系统。
最后，总结了论文所做的工作，指出了嵌入式播放器所需要进一步解决和完善的问题。
关键词：嵌入式ARM-Linux； S3C2410； Mplayer； GUI界面； MiniguiPlayer Designing and Implement Based On Embedded ARM-LinuxAbstractAlong with the 21st century arrivals, the humanity enters the post PC time. In this stage, embedded technology gets rapidly developed and widely used. So, this paper aims to design a player based on embedded ARM-Linux.First, in this paper, ARM architecture and the characteristic are analyzed in detail. The emphasis of the study is put on the porting techniques of embedded Linux operation system based on the ARM9 micro-processor, which include setting cross complier、transplanting Bootloader、transplanting embedded Linux kernel and setting root file system; Furthermore, implement the technique of transplanting Embedded Linux to S3C2410 board.GUI (Graphical User Interfaces) systems which are supported by normal PCs cannot run well on the embedded systems, just because of the restriction of the hardware of embedded devices. So, this paper selects Minigui as research object. Based on the Minigui architecture and its other aspects, the technique of transplanting Minigui to S3C2410 board is given in detail, and then an embedded GUI system is established and it also makes the handle interface friendly.About the player, this paper implements transplanting the universal player on Linux－Mplayer to S3C2410 board. By learning of audio data, it solves the problem of sound abnormality, and achieves an embedded multimedia system which could play audio and video files.Key words: Embedded ARM-Linux; S3C2410; Mplayer; GUI interface; Minigui目录摘要 (I)Abstract ........................................................... I I 目录.............................................................. I II 第一章绪论.. (1)1.1系统研究背景 (1)1.1.1 多媒体播放器与嵌入式系统 (1)1.1.2 嵌入式多媒体播放器国内外发展现状 (1)1.2 嵌入式处理器 (3)1.3 嵌入式系统 (4)1.3.1嵌入式系统的概述 (4)1.3.2 嵌入式系统的选择 (5)1.4 本文的意义和主要工作 (7)第二章系统软硬件平台的搭建 (8)2.1 硬件开发平台的介绍 (8)2.1.1 核心板 (8)2.1.2 外设板 (8)2.1.3 设计所用硬件介绍 (9)2.2 硬件平台的设计方案 (9)2.2.1 核心板设计 (9)2.2.2 外设电路设计 (14)2.3 嵌入式软件开发环境 (15)2.3.1 引导装载程序 (16)2.3.2 宿主机开发环境配置 (17)2.3.3 交叉开发环境的建立 (18)2.3.4 内核的编译 (18)2.3.5 烧制内核映像和文件系统 (20)2.4 嵌入式图形用户界面的实现 (20)2.4.1 图形用户界面minigui的简介 (20)2.4.2 MiniGUI在S3C2410开发板上的移植过程 (21)第三章 Mplayer的移植 (24)3.1 Mplayer的简介 (24)3.2 Mplayer的移植 (24)3.2.1 安装交叉编译工具及解压源代码 (24)3.2.2 编译Mplayer (24)3.3 调试 (26)第四章嵌入式播放器Mplayer的设计 (30)4.1 播放器的工作流程 (30)4.2 播放器的逻辑结构 (30)4.3 Mplayer播放器的目录文件组织结构 (31)4.4 播放器对解码器和输出设备的管理方式 (33)第五章总结与展望 (35)5.1 本文主要完成的工作及结论 (35)5.2 完善与展望 (35)致谢 (36)参考文献： (37)第一章绪论1.1系统研究背景从上世纪末开始，随着计算机和电子技术的发展走上快车道，便携式电子设备，诸如智能手机，个人电子助理(PDA)的运算存储能力和通信能力都得到了长足的进步，便携式设备的用户界面也变的越来越友好，从早期的只能显示单色文字的LED，发展到现在大尺寸6万色彩色液晶屏幕。
基于ARM9的网络MP3播放器的研究与实现的开题报告一、研究背景及意义随着网络技术的不断发展，音频文件在互联网上的传播越来越普及，而MP3作为一种具有高压缩比、高音质和兼容性的音频格式，已成为目前最广泛使用的音频格式之一。
基于这一背景下，设计一款能够网络播放MP3的播放器，对于满足用户对高音质音乐的需求，提升用户体验，而且实现了数码设备与互联网的无缝连接，提高音频设备的智能化程度，具有重要的意义。
本文所述的基于ARM9器件的网络MP3播放器是一款集音乐播放、存储、网络连接等多种功能于一体的智能音频设备。
其特点在于：采用基于Linux操作系统的嵌入式开发技术，能够通过网络连接实现在线播放、下载音频文件；同时支持本地存储、U盘、SD卡等存储设备，提供丰富的音乐传输方式。
二、研究目标及技术路线本文的研究目标是设计一款基于ARM9器件的网络MP3播放器，具有如下特点：1. 支持多种音频格式，如MP3、WMA、WAV等。
2. 支持多种存储设备，如U盘、SD卡等。
3. 支持WIFI连接，实现网络音频播放、在线下载等功能。
4. 支持本地音频播放，内置电池，便于携带。
为了实现上述目标，本文将采用如下技术路线：1. 硬件设计：选用ARM9作为主控芯片，通过外部接口连接音频解码芯片、存储器、LCD显示器等外设。
2. 系统设计：采用Linux嵌入式操作系统，并基于ARM9平台进行移植。
3. 软件设计：开发网络音频播放器、音频存储管理程序等应用软件，并实现与硬件设备的无缝协作。
三、论文的组成结构本论文将分为六个部分，具体内容如下：第一部分：绪论。
主要介绍设计的研究背景、目的及意义，论述了研究的意义和价值，并列出了本文的研究目标及技术路线。
第二部分：相关技术介绍。
主要介绍了音频编解码技术、网络音频传输技术和物理存储技术等方面的基础知识，为后续的研究工作提供技术基础和理论支持。
第三部分：系统设计与实现。
该部分先介绍了ARM9采用的硬件环境，并进行了相应的软硬件设计，然后详细描述了Linux嵌入式操作系统在ARM9平台上的移植过程，最后对系统中的应用软件进行了开发和实现。
基于ARM的智能手持设备MP3播放器的设计与开发摘要随着消费类电子产业的蓬勃发展,越来越多的嵌入式电子产品走进了千家万户，各式各样的嵌入式系统出现在了众多的行业和应用中,其中ARM和Linux结合的产品在市场上最受青睐。
本课题的嵌入式MP3就是基于ARM和linux平台设计的。
系统选用S3C2440开发板为硬件平台,移植linux嵌入式操作系统作为软件平台,在这样的软硬件环境下设计实现了MP3播放器。
本文主要描述了MP3嵌入式系统的开发方法与步骤,首先安装并搭建了Linux操作系统与嵌入式系统的交叉开发环境,然后是Uboot、Linux的裁剪和移植,根文件系统的制作以及核心驱动程序的开发。
在应用程序开发中介绍了MP3的原理,MP3的文件格式，实现了基于libmad的MP3应用程序的设计。
关键词：嵌入式；ARM；Linux；驱动程序；MP3AbstractWith the booming of the consumptive electronics industry, more and more embedded electronic productsmore find its way into every family, various embedded systems apply to numerous industries ,among them,the products which combine ARM and Linux technology is most popular in the electronic market .The embedded MP3 in this subject is desighed by ARM and based on Linux platform. This system choose the S3C2440 development boards as the hardware platform, transplant the Linux embedded operating system as the software platform, I design and carry out the MP3 player in this environment that combine software and hardware.This paper describes the development of embedded system MP3, firstly, installation and building the intersection environment based on Linux operating system and embedded system developing environment, then , cutting and transplantation Linux and Uboot , the production of the root file system and development of the Core Driver programme. In the development of application , the paper describes the principle of the MP3 ,the file format of MP3, realized the designing of MP3 application which based on libmad.Keyword：embeded; ARM; Linux; Driver Program; MP3目录引言 (1)第一章嵌入式系统概述 (2)1.1 嵌入式系统简介 (2)1.2 嵌入式国内发展现状 (2)1.3 嵌入式系统的结构和组成 (3)1.3.1嵌入式处理器 (4)1.3.2嵌入式外围设备 (4)1.3.3嵌入式操作系统 (4)1.3.4嵌入式应用软件 (5)1.4 嵌入式系统的开发过程 (5)1.5 嵌入式LINUX开发流程 (5)1.6 ARM及S3C2440硬件平台 (7)1.6.1ARM简介 (7)1.6.2ARM内核介绍 (7)1.6.3QT2440E开发板介绍 (8)1.7 嵌入式系统的发展趋势 (9)第二章建立嵌入式开发环境 (10)2.1 软件平台 (10)2.1.1嵌入式L INUX介绍 (10)2.1.2构建交叉开发环境 (11)2.2 硬件平台 (13)2.2.1硬件平台介绍 (13)2.2.2硬件平台结构介绍 (13)第三章UBOOT分析与移植 (19)3.1 BOOTLOADER 简介 (19)3.2 BOOTLOADER的启动流程分析 (19)3.3 U-BOOT分析 (20)3.4 烧写U-BOOT到NANDFLASH (28)第四章LINUX内核分析与文件系统移植 (29)4.1 LINUX内核移植 (29)4.1.1L INUX 版本介绍 (29)4.1.2L INUX 启动过程 (29)4.1.3L INUX 内核移植 (30)4.2 文件系统 (34)4.2.1嵌入式L INUX文件系统 (34)4.2.2B USYBOX 移植 (35)4.2.3根文件系统的制作 (36)4.2.4制作/烧写YAFFS文件系统映像文件 (38)第五章MP3应用程序的设计 (40)5.1 MP3文件格式 (40)5.1.1概述 (40)5.1.2MP3文件结构 (40)5.1.3MP3文件结构分析 (41)5.2 MP3解码算法原理介绍 (43)5.3 基于LIBMAD的MP3的程序设计 (47)5.3.1 LIBMAD简介 (47)5.3.2MP3应用程序设计 (47)结论 (51)参考文献 (52)致谢 (53)引言随着社会的日益信息化、嵌入式系统的应用越来越广泛、计算机技术的发展和微处理器工艺的改进，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落，任何人都可以拥有从小到大的各种采用嵌入式技术的产品，小到MP3、PDA等微型数字化产品，大到网络家电、智能家电、车载电子设备等，嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。
基于ARM9的多功能硬盘MP3播放器的设计一、引言随着科技的进步，MP3播放器成为了移动音乐媒体的主要设备。
为了满足用户对功能和性能的需求，我们设计了一款基于ARM9的多功能硬盘MP3播放器。
二、硬件设计1.处理器：选择ARM9处理器，因为它具有较高的计算能力和丰富的外设接口，可以满足多功能MP3播放器的需求。
2.存储器：使用硬盘作为主要的音乐媒体存储器，可以容纳大量的音乐文件。
同时，还可以支持SD卡和USB接口，以便用户可以灵活地扩展存储容量。
3.音频芯片：选择高性能的音频解码芯片，以提供高质量的音频输出。
4.显示屏：选择高分辨率的彩色液晶显示屏，可以显示歌曲信息、播放进度和菜单选项等。
5.按键和接口：设计易于操作的按键布局，并支持多个功能按键，如音量控制、播放控制等。
此外，还需要提供耳机和扬声器接口，以便用户可以根据需要选择音频输出方式。
三、软件设计1.操作系统：选择适合ARM9处理器的嵌入式操作系统，如Linux or Android，以提供稳定和可靠的系统性能。
2.文件系统管理：使用FAT32文件系统管理硬盘上的音乐文件，以便用户可以轻松地添加、删除和管理音乐文件。
3.音频解码：编写音频解码算法，将MP3等格式的音频文件解码为原始音频数据，并通过音频芯片进行数字模拟转换，以生成高质量的音频输出。
4.播放器控制：设计用户界面，包括主菜单、播放列表、音乐等功能，以便用户可以方便地浏览和选择音乐文件，并控制播放器的播放、暂停、上一曲、下一曲等操作。
5.可选功能：除了基本的音乐播放功能外，还可以添加其他功能，如FM收音机、录音、电子书阅读器等，以增加产品的吸引力和多样性。
四、用户体验设计1.外观设计：设计符合人机工程学的MP3播放器外观，注重操作的便捷性和舒适性，同时还要注重产品的外观质感，以提升用户体验。
2.界面设计：设计直观、简洁的用户界面，保证用户能够快速上手，并提供多语言支持和个性化设置，以满足不同用户的需求。
STM32芯片应用实验设计任务书第一种方案是简易声波播放器，仅使用STM103V100评估板，令计时器TIM4工作在PWM模式下，将wav格式的声波文件从SD卡中读出，由TIM4产生不同频率的方波通过低通滤波器和放大器送喇叭，如图1所示；第二种方案则是简易MP3播放器，还需要使用额外的解码芯片，将MP3格式的文件从SD卡读出，然后送解码芯片解码播放，如图2所示。
本节将先介绍SD卡、FAT16文件格式、VS1003编解码器等关键部分，然后再分别给出两种设计方案的软件设计。
图1 简易声波播放器方案图2 简易MP3 Player方案1 SD卡的结构及读写方法STM103V100评估板有SD连接器，其使用SPI总线与STM32处理器连接，如图3所示。
图3 SD连接器与STM32处理器SPI连接图SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件，SD卡允许在两种模式下工作，即SD模式和SPI模式，本系统采用SPI模式。
本小节仅简要介绍在SPI模式下，STM32处理器如何读写SD卡，如果读者如希望详细了解SD 卡，可以参考相关资料。
SD卡内部结构及引脚如图4所示。
图4 SD卡内部结构及引脚SD卡主要引脚和功能为：CLK：时钟信号，每个时钟周期传输一个命令或数据位，频率可在0～25MHz 之间变化，SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz的频率；CMD：双向命令和回复线，命令是一次主机到从卡操作的开始，命令可以是从主机到单卡寻址，也可以是到所有卡；回复是对之前命令的回答，回复可以来自单卡或所有卡；DAT0～3：数据线，数据可以从卡传向主机也可以从主机传向卡。
SD卡以命令形式来控制SD卡的读写等操作。
可根据命令对多块或单块进行读写操作。
在SPI模式下其命令由6个字节构成，其中高位在前。
SD卡命令的格式如表1所示，其中相关参数可以查阅SD卡规范。
基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器概述本文介绍了一个基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器的设计与实现。
该播放器使用了ALSA音频库和mad音频解码库来实现音频解码和播放功能。
播放器可以通过USB、SD卡或网络接口播放存储在外部存储介质上的MP3音频文件，并支持播放进度显示、音量控制和循环播放等功能。
硬件设计本系统的硬件平台采用树莓派3B+单板计算机，该板载嵌入式ARM处理器能够运行Linux操作系统，而且集成了多种接口，如USB、SD卡、音频输入输出口等。
连接到树莓派3B+的外部硬件部分主要有音频解码器、显示屏幕、音量控制电路、按键电路和电源管理电路等。
其中，音频解码器使用mad库进行音频解码，显示屏幕使用OLED显示屏，音量控制电路使用数字电位器实现，按键部分采用矩阵按键电路设计。
软件设计本系统的软件设计包括Linux系统优化、应用程序开发和驱动程序编写。
在Linux系统优化方面，我们针对该系统的硬件和应用特点进行了一系列的优化，包括文件系统的挂载方式、系统启动脚本的设计和用户程序的自启动等方面。
在应用程序开发方面，我们使用C语言编写了一个多媒体播放器应用程序，在该程序中使用了ALSA库和mad库进行音频解码和播放，同时还实现了音量控制、进度条显示、播放循环等功能。
在驱动程序编写方面，我们开发了包括GPIO、I2C、SPI、UART等在内的多种设备驱动程序，以保证外设正常工作。
总结本文介绍了一个基于ARM嵌入式Linux平台下的MP3多媒体播放器的设计与实现。
该系统采用树莓派3B+作为硬件平台，使用ALSA音频库和mad音频解码库实现音频解码和播放功能，同时还支持音量控制、进度条显示、播放循环等功能。
该系统具有体积小，功能强大，方便携带和操作等特点，适用于广泛的应用场景。
嵌入式MP3播放器的设计1 系统概述本文采用STM32系列微控制器，结合解码芯片VS1003、SD卡、LCD等外围设备设计并实现了MP3播放器。
其主要功能有:播放VS1003支持的所有音频文件，如MP3、WMA、WAV文件，且音质非常好；通过触摸屏实现按键功能，控制播放上一首/下一首、音量增减等；通过LCD显示歌曲名字和播放状态；本系统还实现了读卡器功能，PC机可通过USB接口直接对开发板上的SD卡进行读写操作，以方便拷贝音频文件。
MP3播放过程是STM32通过SPI1接口将数据从SD卡中取出，然后通过SPI2接口送至解码芯VS1003解码播放。
这里解码模块单独使用一个SPI接口，以减小干扰和噪声、提高音质。
2 系统硬件设计方案本系统在硬件上分为6个模块: 微控制器STM32F103、解码模块VS1003、存储模块SD卡、触摸屏、USB接口和显示屏LCD。
系统硬件框架如图5所示。
VS1003STM32图5 系统硬件框架图2.1 存储模块设计SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。
在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。
SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。
SD卡支持两种总线方式: SD方式与SPI方式。
其中SD 方式采用6线制，而SPI方式采用4线制，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。
可用不同的初始化方式使SD卡工作于SD方式或SPI方式。
在本设计中，音频数据MP3文件是以SD卡为载体。
所以在电路设计中必须含有读取SD卡模块。
该系统使用STM32内部接口SPI1与SD卡进行通信，下面介绍其引脚连接情况。
PE3:低电平有效，连接到SD卡的片选引脚CD/DAT3。
SPI在和SD卡进行通信时，需要将PE3拉低才能对SD卡进行操作。
PA7:映射为STM32内部接口SPI1的主输出从输入(MOSI)信号线。
这里STM32是主设备，SD卡是设备。
数据流的传输方向是从STM32传输给SD卡。
该信号线用于传输一些控制命令来完成SD卡的操作，如读、写等。
PA5: 已连接到STM32内部接口SPI1的时钟(SCL K)信号线。
可设置SPI的时钟频率来调整读取SD卡数据的快慢。
PA6:已连接到STM32内部接口SPI1的主输入从输出(MISO)信号线。
数据的传输方向是从SD卡传输给STM32，主要返回SD卡的一些状态、内部寄存器值等。
PC12 :用于检测SD卡是否完全插入。
当SD卡完全插入时，PC12为低电平，否则为高电平。
2．2 音频解码模块设计音频解码模块完成MCU从SD卡里读取的数字MP3音频数据流进行解析、并转化成模拟信号进行输出。
在这里，系统使用VS1003音频解码芯片来实现音乐数据流的解析。
VS1003是由芬兰VLSI公司出品的一款单芯片的MP3/WMA音频解码芯片，其拥有一个高性能低功耗的DSP处理器核VS_DSP，5K的指令ROM，0.5K的数据RAM，串行的控制和数据输入接口，4个通用I/O口，一个UART口，同时片内带有一个可变采样速率的ADC、一个立体声DAC以及音频耳机放大器接口。
VS1003与核心控制器MSP430F149的数据通信是通过SPI总线方式进行的。
VS1003主要通过串行命令接口(SCI)和串行数据接口(SDI)来接收MSP430F149控制器的控制命令和MP3的数据。
通过XCS、XDCS引脚的置高、置低来确认是哪一个接口处于传送状态。
对于VS1003芯片的功能控制，如初始化、软复位、暂停、音量控制、播放时间的读取等，均是通过SCI写入到特定寄存器的内容来实现的。
两条SCI指令之间要通过DREQ引脚信号判断上次处理是否完成。
该系统使用STM32内部接口SPI2 与VS1003 进行通信，下面介绍其引脚连接情况。
PA3 ：VS1003 的中断请求引脚。
当VS1003 内部数据已处理完毕，需要新的数据时，将DREQ拉高。
STM32根据这个信号来给VS1003 发送新的数据流。
PB13 : 已连接到STM32内部接口SPI2 的时钟(SCL K)信号线。
PB14 :已连接到STM32内部接口SPI2 的主输入从输出(MISO)信号线。
这里STM32是主设备，VS1003是从设备。
数据流的传输方向是从VS1003 传输给STM32。
主要用于读取VS1003的一些状态和内部寄存器值，比如寄存器测试返回的内部寄存器的值。
PB15:已连接到STM32内部接口SPI2的主输出从输入(MOSI)信号线。
这里STM32是主设备，VS1003是从设备。
数据流方向是从STM32传输给VS1003，主要传输给VS1003一些控制命令、MP3/ WMA 数据流等。
PA1:低电平有效，如果拉低该引脚，那么通过SPI 传输的是控制信号。
控制信号包括读写VS1003的内部寄存器、对VS1003进行初始化、设置左右声道音量等。
PA2:低电平有效，如果拉低该引脚，那么通过SPI 传输的是数据信号。
比如在向VS1003 传输MP3/ WMA 的数据流时需要拉低该引脚。
PA0 :低电平有效，拉低该引脚则硬件复位VS1003。
2．3 液晶显示模块设计LCD3310芯片是一个48行84列的液晶显示器主要模块。
其内存带有低功耗PCD8544的CMOSLCD控制驱动器，串行输入速度最高可达4. 0Mbits/S，而且所有必须的显示功能集成在一块芯片上，包括LCD电压及偏置电压发生器，所以LCD3310是一款低功耗的液晶显示器。
为了让LCD3310液晶能够显示4行12* 12的汉字，系统开辟了一个6* 84字节的缓冲区，要写液晶时，就不用直接写LCD3310的静态DDRAM了，可以先写系统为它开辟的数据缓冲区，最后再刷新修改的部分就可以显示出要显示的内容，LCD3310与主控制器是SPI接口方式。
3 系统软件设计方案3.1 MP3播放器软件系统流程原理系统启动后，先初始化硬件模块。
由MCU通过FAT32文件系统接口读取SD 卡的一些基本信息，如容量、扇区大小、FAT表及根目录所在的启始扇区等。
通过获得这些信息后，就可以找出SD卡是否有我们可以播放的音乐文件。
若有音乐文件，微处理器将通过SPI总线方式读出该文件的音频信息，并将歌曲的码流信息送入到VS1003芯片中，通过VS1003芯片解码以及其内含的高质量的立体DAC和耳机驱动电路，实现MP3歌曲的播放功能。
在触摸键的控制下，通过LCD3310中菜单选项的选择，实现对歌曲选择及音量控制等功能;在播放的同时，LCD3310上显示的信息除歌曲名称信息外，还包括进度和音量等信息。
由于SPI1 读取SD卡文件的速度远超过VS1003播放数据流的速度，因此VS1003 在播放来自SPI2的数据流期间，SPI1能从SD 卡中读取下次播放所需的数据，不会产生声音不连续的情况。
由于使用了2 个SPI接口，相互之间无干扰，且提高了文件系统的效率，因此本系统能得到非常高品质的音乐。
如图6是MP3播放器的软件系统流程图。
下面介绍软件的核心模块。
(1)SD模块SD模块主要提供SD 卡驱动以及对FAT 文件系统操作的函数，FAT 文件系统支持长文件名。
该模块主要含有2个文件msd.c和fat16.c 。
下面分别介绍其主要函数的功能。
（1）msd.c该文件用于提供SD 卡的驱动，主要包括以下函数。
SPI_ Config : 配置与SD 卡相连接的SPI1 及相关GPIO。
MSD_Init :初始化SD 卡通信。
Get_Medium_Characteristics :获取SD 卡的容量和块大小等相关信息。
MSD_GoIdleState :令SD 卡处于空闲态。
MSD_SendCmd :向SD 卡发送命令。
MSD_GetResponse :从SD 卡获取响应。
MSD_GetStatus :获取SD 卡的状态。
MSD_WriteBlock :向SD 卡写入1 个块的数据。
MSD_ReadBlock :从SD 卡读取1 个块的数据。
以下是函数MSD_ReadBlock 的实现：u8 MSD_ ReadBlock ( u8 * pBuffer ，u32 ReadAddr ，u16 NumByte ToRead) { u32 i = 0 ;u8 rvalue = MSD_RESPONSE_FAILURE;MSD_CS_LOW() ; / / 拉低片选信号，选中SD 卡MSD_SendCmd (MSD_READ_ SIN GL E_BLOCK，ReadAddr ，0xFF) ; / / 发送读取块命令/ / 检测SD 卡是否有返回信息，若是则返回0x00if ( !MSD_GetResponse (MSD_RESPONSE_NO_ERROR) ) {if ( !MSD_ GetResponse (MSD_ START_DA TA_ SIN GL E_ BLOCK_READ) ) { / / 等待数据令牌，标志数据传输开始for (i = 0 ; i < NumByte ToRead ; i + + ) { / / 读取数据* pBuffer = MSD_ReadByte() ; / / 缓存收到的数据图6 软件系统流程图pBuffer + + ; / / 缓存指针后移}rvalue = MSD_RESPONSE_NO_ERROR ;/ / 修改rvalue 的值为成功}}MSD_CS_HIGH() ; / / 拉高片选信号，禁用SD 卡MSD_WriteByte(DUMMY) ; / / 写无效字节，传输结束return rvalue ; / / 返回}(2)fat16. c该文件提供对FAT16 文件系统的支持，主要包含以下函数。
ReadMBR :读取MBR 数据结构。
ReadBPB :读取BPB 数据结构。
ReadFAT :读取文件分配表指定项。
ReadBlock :读取SD 卡的一个扇区。
FAT_Init :获取FAT16 文件系统的基本信息。
DirStartSec :获取根目录的开始扇区号。
DataStartSec :获取数据区的开始扇区号。
ClusConvLBA :获取一个簇的开始扇区号。
LBAConvClus :转换扇区号与簇号之间的关系。
Get FileName :获取指定文件的首扇区号。
ListDate Time :列出文件或子目录创建的时间日期。
SearchFoler :在指定范围内查找文件或子目录。
ListDir :列出指定范围内的文件或子目录及相关信息。
FAT_FileOpen :打开指定文件。
FAT_FileRead :读取文件数据。
