随着数字声音作为一种存储、处理和传输高保真声音的方法在消费电子等领域的广泛应用，与之相关的数字音频压缩技术也得到了充分的发展，mp3音乐格式的出现和internet的日益普及更是将数字音乐推向了高潮。mp3压缩音乐的方式是通过一个运算法则，去掉声音中高频与低频的部分，大幅删减不必要的容量浪费，同时保留了人类所能感受到的音频部分，因此其好处在于大幅降低了数字声音文件的容量，而不会破坏原来的音质。音质越低的声音在mp3的运算法则下可以得到越高的压缩比例。本文研究了数字音频技术在嵌入式系统中的应用,给出了嵌入式mp3播放系统的软硬件设计。

系统结构

整个系统包括主控mcu（lpc2148）、解码器、dac（vs1003）、sd卡、按键、oled和锂电池等几部分，结构框图如图1所示。pc通过usb接口实现对sd卡的管理和对mp3歌曲、文档等数据信息的存储。系统启动后，由mcu控制将存储于flash中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声dac和耳机驱动电路，实现mp3歌曲的播放功能。在按键的控制下，通过oled中菜单选项的选择，实现对歌曲播放模式以及歌曲选择等功能；在播放的同时，oled上显示的信息除滚动的歌曲名称信息外，还包括系统供电电池的电量及歌曲播放模式等。

图1 系统硬件框图

硬件设计

1 电源模块

max1811是能够直接从usb端口取电的高集成度单体li+蓄电池的充电芯片，充电电路如图2所示。本系统充电电流应设定为500ma，同时将selv引脚置高，max1811芯片被配置为li+电池充电至4.2v，chg端允许芯片在充电期间点亮led。

图2 li+蓄电池的充电电路

由于li+蓄电池的单体放电电压为3.6v，不适合其他芯片的工作电压，所以需加ldo芯片spr6200和spr6201，将电压分别降低到3.3v和2.7v。

2 主控芯片

lpc2148是支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位arm7tdmi-s微控制器，内嵌512kb高速flash存储器，因其功能强大，便于系统以后的升级。本系统中暂时只用到usb、spi、ssp接口功能和adc功能，其他功能的使用待扩展而定。

3 解码模块

vs1003解码芯片内部集成有vs_dsp处理器、立体声音频dac和立体声耳机放大驱动器等。由于解码与控制芯片分离，所以音质好，控制也比较简单。

lpc2148通过其spi接口对vs1003进行控制，图3给出了lpc2148与vs1003的硬件连接图。

图3 lpc2148与vs1003连接电路

4 显示模块

vgs12864e是128×64行点阵的oled单色、字符、图形显示模块。模块内置64×64的显示数据ram，其中的每位数据对应于oled屏上一个点的亮、暗状态；其指令系统与液晶显示驱动控制器hd61202兼容。本系统通过模拟时序的方式用8位i/o口与oled模块8位数据总线d0～d7相连，再通过3位i/o口与液晶的指令控制或数据操作位rs、读写控制位r/w和使能控制位e相连的方式来控制oled模块。

5 存储模块

采用sd卡作为存储介质的优点是容量大、体积小且防振。歌曲全部存储在sd卡中，sd卡工作于spi模式。通过将lpc2148的ssp设置成spi功能与sd卡相连接。同时，芯片的其他两个i/o口分别设置成卡完全插入到卡座中检测引脚和卡是否写保护的检测引脚。图4为sd卡的接口电路，其中vss1、vss2与gnd相连接地；dat1、dat2接10kω下拉电阻；10和12引脚接一个大约100ω的电阻后与lpc2148的i/o相连，并通过10kω电阻上拉；同时，3和8引脚也通过电阻上拉。

图4 sd卡的接口电路

软件设计

本系统的软件设计包括三部分：显示程序、sd卡读写程序和mp3播放程序。图5为软件总体设计流程。

图5 软件总体设计流程图

1 显示程序

系统使用的是不含字符和图形驱动的oled点阵显示屏，所以系统服务程序包括了图形及中、英文字符的显示驱动控制。图6是显示模块的软件流程。显示程序入