1.硬件平臺

CPU：STM32F103ZE

屏幕：3.5寸TFTLCD屏

音頻解碼器： VS1053

SD卡、外擴Sram

2.示例效果

3.音頻解碼VS1053簡介

VS1053b 是單片 Ogg Vorbis/MP3/AAC/WMA/MIDI 音頻解碼器，及 IMA ADPCM 編碼器和用戶加載的 OggVorbis 編碼器。
支持： MP3/WMA/OGG/WAV/FLAC/MIDI/AAC 等音頻格式的解碼，并支持： OGG/WAV 音頻格式的錄音，支持高低音調節設置， 功能十分強大。
它包含了一個高性能、有專利的低功耗 DSP 處理器內核VS_DSP4、工作數據存儲器、供用戶應用程序和任何固化解碼器一起運行的 16 KiB 指令 RAM 及 0.5KiB 多的數據 RAM、串行的控制和輸入數據接口、最多 8 個可用的通用 I/O 引腳、一個 UART、并有一個優質的可變采樣率立體聲 ADC（“咪”、“線路”、“線路+咪”或“線路*2”） 和立體聲 DAC、和跟隨的一個耳機功放及一個公共電壓緩沖器。

特性：
●能解碼 MPEG 1 和 MPEG2 音頻 層 III（ CBR+VBR+ABR）； WMA 4.0/4.1/7/8/9 5-384kbps 所有流文件；WAV(PCM+IMA AD-PCM);產生 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
●支持 MP3 和 WAV 流
●高低音控制
●單時鐘操作 12..13MHz
●內部 PLL 鎖相環時鐘倍頻器
●低功耗
●內含高性能片上立體聲數模轉換器， 兩聲道間無相位差
●內含能驅動 30 歐負載的耳機驅動器
●模擬， 數字， I/O 單獨供電
●為用戶代碼和數據準備的 5.5KB 片上 RAM
●串行的控制，數據接口
●可被用作微處理器的從機
●特殊應用的 SPI Flash 引導
●供調試用途的 UART 接口
●新功能可以通過軟件和 4 GPIO 添加

3.1 硬件接口

VS1053通訊方式為SPI實現數據傳輸，分為 SDI 和 SCI， SDI 用來傳輸數據， SCI 用于傳輸命令。
SDI 數據傳輸非常簡單，就是標準的 SPI 通信，不過 VS1053 的數據傳輸都是通過 DREQ 控制到主機必須在
判斷 DREQ 有效(高電平有效)后，才可以發送數據。
SCI 命令傳輸接口包含了一個指令字節、一個地址字節和一個 16 位的數據字。讀寫操作可以讀寫單個寄存
器，在 SCK 的上升沿讀出數據位，所以主機必須在下降沿刷新數據。 SCI 的字節數據總是高位在前低位在后的。
第一個字節指令字節，只有 2 個指令，也就是讀和寫，讀指令為:0X03，寫指令為:0X02。

SCI讀操作：

VS1053b 使用下列時序對寄存器進行讀取操作，它顯示在圖 6 中。首先， XCS 信號線被拉到低電平來片選此設備。隨后，讀取操作碼(0x3)加上 8 位寬度的地址后，組成的 16 位字通過 SI 信號線發送到設備。在地址被讀取之后， SI 信號線上發送的任何數據都將被芯片忽略。而被確認的地址中的十六位寬度數據將在 SO 信號線上移動輸出。
XCS 信號應該在數據移動送出之后驅動到高電平。
DREQ 在讀取操作期間會被芯片短暫的拉到低電平，這是非常短的時間，并不需要用戶特別的留意。

SCI寫操作：

寫入 VS1053b 寄存器的操作要使用下列順序，它顯示在圖 7 中。 XCS 信號線先下拉到低電平表示選中該設備。將寫操作碼 (0x2) 加上 8 位的字地址通過 SI 信號線發送到 VS1053b。
在這個數據字移位發送的最后一個時鐘結束之后， XCS 應該上拉到高電平來結束這個寫入順序。

VS1053寄存器列表

VS1053 總共有16 個SCI 寄存器， 通過這些寄存器實現對 VS1053 的各種控制， VS1053 的所有 SCI 寄存器。

3.2 VS1053驅動

/**************硬件接口*****************
**VS_MISO -- PA6 主機輸入
**VS_MOSI -- PA7 主機輸出
**VS_SCK  -- PA5 時鐘
**VS_XCS  -- PF7 命令片選(低電平有效)
**VS_XDCS -- PF6 數據片選（低電平有效）
**VS_DREQ -- PC13 數據請求線（高電平表示可以接收數據）
**VS_RST  -- PE6 復位腳(低電平復位)
**
*****************************************/

void VS1053_Init(void)
{
	/*1. 開時鐘*/
	RCC->APB2ENR|=1<<2;//PA
	RCC->APB2ENR|=1<<4;//PC
	RCC->APB2ENR|=1<<6;//PE
	RCC->APB2ENR|=1<<7;//PF
	GPIOA->CRL&=0x000FFFFF;
	GPIOA->CRL|=0x38300000;
	
	GPIOF->CRL&=0x00FFFFFF;
	GPIOF->CRL|=0x33000000;
	
	GPIOC->CRH&=0xFF0FFFFF;
	GPIOC->CRH|=0x00800000;
	
	GPIOE->CRL&=0xF0FFFFFF;
	GPIOE->CRL|=0x03000000;
	VS_XCS=1;
	VS_XDCS=1;
	VS1053_RST();
	VS1053_SetVoice(255,255);
	/*2.配置時鐘寄存器*/
	VS1053_WriteRegDat(VS1053_CLOCKF,0x9800);
}
/*SPI收發一個字節*/
u8 VS1053_SPI_ReadWriteData(u8 data_tx)
{
	u8 data_rx=0;
	u8 i=0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		VS_SCK=0;
		if(data_tx&0x80)VS_MOSI=1;
		else VS_MOSI=0;
		VS_SCK=1;
		data_tx<<=1;
		
		data_rx<<=1;
		if(VS_MISO)data_rx|=0x01;
	}
	return data_rx;
}
/********************往寄存器中寫入數據******************
**
**形參：u8 addr --地址
**			u16 data  -- 寫入的數據
**********************************************************/
void VS1053_WriteRegDat(u8 addr,u16 data)
{
	while(VS_DREQ==0){}//等待數據線空閑
	VS_XDCS=1;//數據片選拉高
	VS_XCS=0;//命令片選拉低
	VS1053_SPI_ReadWriteData(0x02);//寫指令
	VS1053_SPI_ReadWriteData(addr);	//寄存器地址
	VS1053_SPI_ReadWriteData(data>>8);
	VS1053_SPI_ReadWriteData(data>>0);//寫入數據
	VS_XCS=1;
}
/*******************從寄存器中讀取數據*******************/
u16 VS1053_ReadRegDat(u8 addr)
{
	u16 data=0;
	while(VS_DREQ==0){}//等待數據線空閑
	VS_XDCS=1;//數據片選拉高
	VS_XCS=0;//命令片選拉低
	VS1053_SPI_ReadWriteData(0x03);//讀指令
	VS1053_SPI_ReadWriteData(addr);	//寄存器地址
	data=VS1053_SPI_ReadWriteData(0xff)<<8;
	data|=VS1053_SPI_ReadWriteData(0xff);
	VS_XCS=1;
	return data;
}
/****************音量調節*****************
**
**形參：u8 vol_l -- 左聲道 0~254
**      u8 vol_r -- 右聲道 0~254
**每個增量表示0.5db的衰減，值越大，音量越小
**注意：如果設置 VOL 的值為 0xFFFF，將使芯片進入掉電模式。
**右聲道是高 8 位 左聲道是低 8 位
*******************************************/
void VS1053_SetVoice(u8 vol_l,u8 vol_r)
{
	u16 temp=vol_r<<8|vol_l;
	VS1053_WriteRegDat(VS1053_VOL,temp);
}
/***************VS1053硬件復位**************/
void VS1053_RST(void)
{
	//硬件復位
	VS_RST=0;
	Delay_Ms(20);
	VS_XDCS=1;//取消數據傳輸
	VS_XCS=1;//取消命令傳輸
	VS_RST=1;//完成復位
	//軟件復位
	while(VS_DREQ==0){}//等待數據線空閑
	VS1053_WriteRegDat(VS1053_MODE,0x0804);//設置為新模式,進行軟件復位
	Delay_Ms(2);	
	while(VS_DREQ==0){}//等待數據線空閑,復位完成
}
/****獲取解碼時間******/
u16 VS1053_Get_Time(void)
{
	u16 time=0;
	time=VS1053_ReadRegDat(VS1053_DECODE_TIME);
	return time;
}
/****清除解碼時間******/
void VS1053_Clear_Time(void)
{
	VS1053_WriteRegDat(VS1053_DECODE_TIME,0);
}

3.3 播放音樂，歌詞同步，音樂切換

static unsigned char music_lrc[4096];//存放從文件中讀取出來的歌詞
static unsigned char music_lrc_str[100][50];//存放篩選過后的歌詞
static u16 music_time[200];//保存每句歌詞時間
u8 buff_music[4096];
/**************播放音樂****************************/
u8 VS1053_PlayOneMusic(const char *music_file,u8 display_lrc)
{
	u16 i=0,time1,time2;
	u32 k=0;
	u16 y=32;
   u8 vol_l=50,vol_r=50;
	FIL fp;
	FRESULT res;
	UINT br;
	u8 key=0;
	res=f_open(&fp,music_file,FA_READ);//只讀
	if(res!=FR_OK)
	{
		//printf("%s文件打開失敗err:%d\r\n",music_file,res);
		return 1;
	}
   //printf("VS1053復位成功\r\n");
	LCD_ShowStr2(0,16,(u8 *)music_file,WHITE);//顯示歌名
   LCD_Refresh();//更新顯示
	VS1053_Clear_Time();//清除解碼時間
   	/*3.設置音量*/
	VS1053_SetVoice(50,50);
	while(!f_eof(&fp))//判斷是否到文件尾
	{
		key=Key_Scan();
		if(key==1)
		{
			break;//切換下一首
		}
      else if(key==2)//聲音加
      {
         if(vol_l<250)
         {
            vol_l+=50;
            vol_r+=50;
         }
         VS1053_SetVoice(vol_l,vol_r);
      }
      else if(key==3)//聲音減
      {
         if(vol_l>0)
         {
            vol_l-=50;
            vol_r-=50;
         }
         VS1053_SetVoice(vol_l,vol_r);
      }
		if(f_read(&fp,buff_music,sizeof(buff_music),&br)!=FR_OK)//讀取音頻數據
		{
			//printf("讀取文件失敗");
			f_close(&fp);
			return 2;
		}
//		printf("讀取數據成功\r\n");
		for(i=0;i
=music_time[k])//通過時間判斷顯示對應歌詞
				{
					if(y>=(LCD_HIGHT-48))//換頁顯示歌詞
					{
						y=32;
						LCD_ReflashBack();//重畫背景					
						LCD_ShowStr2(0,16,(u8 *)music_file,WHITE);//顯示歌名
					}
               LCD_ShowStr2(y,16,music_lrc_str[k],WHITE);//顯示當前行
               if(k>=1 && y>=48)
					{
						LCD_ShowStr2(y-16,16,music_lrc_str[k-1],GRAY);//將上一行清為底色
					}
               LCD_Refresh();//更新顯示
               y+=16;
               k++;
				}	
			}
		}
	}
	return 0;
}
;i++)>

3.4 讀取音樂文件，查找歌詞，播放音樂

/***********音樂播放***************/
u8 Vs1053_play_Music(const char *music_file)
{
	u32 i=0;
	u8 stat=0;
	DIR dp;
	char *p=NULL;
	FILINFO fno;
	FRESULT res;
	char buff1[50];
	char buff2[50];
	res=f_opendir(&dp,music_file);
	if(res!=FR_OK)
	{
		printf("目錄打開失敗err:%d\r\n",res);
		return 1;
	}	
	printf("目錄打卡成功\r\n");
	while(1)
	{
		res=f_readdir(&dp,&fno);
		if(res!=FR_OK || fno.fname[0]==0)
		{
			break;
		}
//		printf("%s\r\n",fno.fname);
		p=strstr(fno.fname,".mp3");//查找文件中的音頻文件
		if(p)
		{
			i=0;
			//G.E.M. 鄧紫棋 - 我的秘密
			while(1)
			{
				buff1[i]=fno.fname[i];
				if((fno.fname[i]=='.') && (fno.fname[i+1]=='m') &&  (fno.fname[i+2]=='p') &&  (fno.fname[i+3]=='3'))break;
				i++;
			}
			buff1[i]='\0';
			//顯示歌名
			LCD_ReflashBack();//重畫背景
         LCD_Refresh();//更新顯示
			//printf("歌名:%s\r\n",buff1);
			snprintf((char *)buff2,sizeof(buff2),"%s/%s.lrc",music_file,buff1);
			//printf("buff2:%s\r\n",buff2);
			stat=Vs1053_GetLrc_Music(buff2);//歌詞解析
			//if(stat==0)printf("獲取歌詞成功\r\n");
			snprintf((char *)buff2,sizeof(buff2),"%s/%s.mp3",music_file,buff1);
			stat=VS1053_PlayOneMusic(buff2,!stat);//播放音樂
			if(stat==0)
			{
				printf("音樂播放完成\r\n");
			}
			else
			{
				printf("stat=%d\r\n",stat);
			}
		}
	}
	f_closedir(&dp);
	return 0;
}

3.5 初始化硬件，掛載SD卡設備，播放音樂

int main()
{
   FRESULT ret;
   FATFS fs;
	Beep_Init();
	Led_Init();
	Key_Init();
	Usartx_Init(USART1,115200,72);
	TIMx_Init(TIM2,72,20*1000);
	W25Q64_Init();//W25Q64初始化
	IIC_Init();//IIC初始化
	NT35310_Init();//LCD初始化
	SRAM_Init();
AA:
   /*掛載磁盤*/
   ret=f_mount(&fs,"",1);
   if(ret==FR_OK)
   {
      printf("磁盤掛載成功\n");
   }
   else 
   {
      printf("請檢查SD卡是否插入!!\r\n");
      Delay_Ms(1000);
      goto AA;
   }
   VS1053_Init();
	while(1)
	{
		Vs1053_play_Music("0:/music");
	}
}