SD卡音乐播放器.doc

基于FPGA的SD卡音乐 播放器设计 实习项目: 基于FPGA的SD卡音乐播放器设计 课程名称: 电子系统设计 实习日期: 班 级: 学 号: 姓 名: 目 录 一、实习系统简介 - 1 - SD 卡操作简介 - 3 - 1.1简介 - 3 - 1.2功能介绍 - 4 - 1.3SD总线模式 - 4 - 二、SD 卡接口描述 - 7 - 2.1 SD 模式引脚 - 7 - 2.2 SPI 模式引脚 - 7 - 2.3 寄存器 - 8 - 2.4 SD 卡总线拓扑 - 8 - 2.5 电气接口上电 - 9 - 2.6 寄存器 - 9 - 三、SD 卡协议 - 11 - 3.1 SD总线协议 - 11 - 3.2 协议功能描述 - 14 - 3.3 卡识别模式 - 14 - 3.4 数据传输模式 - 15 - 四、音频模块 - 16 - 1.内部结构 - 17 - 2.引脚定义 - 17 - 3.典型操作时序 - 18 - 4.音频输入原理图 - 18 - 5.MIC输出原理图 - 19 - 五、 实习用到主要程序 - 20 - 1.音频驱动程序 - 20 - 2.SD卡驱动程序 - 28 - 3.主程序 - 36 - 六、实习心得 - 49 - 一、实习系统简介 许多商业媒体/音频播放器使用一个大的外部存储设备,比如一个SD卡或CF卡,来存储音乐或视频文件。这样的设备还包括高质量的DAC设备可以产生良好的音频质量。DE-2- 70板提供的硬件和软件需要SD卡访问和专业的音频性能,这样它可以使用DE-2-70板设计先进的多媒体产品。在此演示中,我们展示了如何实现一个SD卡音乐播放器在DE-2-70板运行,音乐文件存储在SD卡和DE-2-70板可以通过它播放音乐文件通过cd品质的音频DAC电路。我们使用Nios II处理器读音乐中存储的数据SD卡和使用沃尔夫森WM8731音频编解码器播放音乐。图1.1显示了硬件框图。这个系统需要一个50MHZ时钟提供DE-2-70板。锁相环生成一个100 - mhz时钟为NIOS II处理器 和其他控制器提供时钟。音频芯片是由音频控制器一个用户定义的SOPC组件。这个音频控制器需要一个输入时钟运行在18.432 MHZ。在这个设计中,时钟是由锁相环块组成。音频控制器需要音频芯片工作在主模式,所以串行位(井底油嘴)和左/右通道钟(LRCK)提供音频芯片。这个7段显示控制的SEG7控制器也是一个用户定义的SOPC组件。两个PIO针连接到I2C总线。I2C协议是由软件实现。四个PIO针连接到SD卡套接字。SD比特模式是用于访问SD卡,由软件实现。所有的其他组件在SOPC框图是内置组件SOPC的组成成分。 图1.1方框图的SD音乐播放器 图2显示了这个演示的软件堆栈。SD比特模块实现了比特模式协议对阅读记忆原始数据的SD卡。FAT16的块实现FAT16文件系统读波文件存储在SD卡。在这个块,只有实现阅读功能。波自由块实现波文件解码函数接从波文件收音频信号。I2C块实现了I2C协议配置音频芯片。实现显示功能的SEG7块显示运行时间。音频块实现了音频FIFO检查功能和音频信号发送/接收功能。 图2。软件堆栈的SD音乐播放器 音频芯片应该配置在发送之前音频信号的音频芯片。主要程序使用I2C协议配置音频芯片工作在主模式中,音频接口作为与16位每通道I2S采样率根据波文件内容。在音频循环,主程序读取512字节的音频数据从SD卡,然后写数据DAC FIFO的音频控制器。在写数据到FIFO,程序确保先进先出不完整。该设计还混合了音频信号从麦克风在和输出的卡拉ok风格效果,使用到旁路和SITETONE功能音频芯片。最后,用户可以获得SD音乐播放器的状态从2 x16液晶模块、7段显示器和发光二极管。顶部和底部排液晶模块将显示文件音乐的名字和音乐音量波,7段显示器将显示音乐文件已打开多久了。LED将指示音频信号的强度。 SD 卡操作简介 1.1简介 SD卡是基于flash 的存储卡。 SD卡和MMC卡的区别在于初始化过程不同 SD卡的通信协议包括 SD和SPI 两类。 SD卡使用卡内智能控制模块进行 FLASH 操作控制，包括协议、安全算法、数据存取、 ECC算法、缺陷处理和分析、电源管理、时钟管理 1.2功能介绍 1) 主机无关的FLASH 内存擦除和编程 读或写数据，主机只要发送一个带地址的命令，然后等待命令完成，主机无需关心具 体操作的完成。当采用新型的FLASH时，主机代码无需更新。 2) 缺陷管理 3) 错误恢复 4) 电源管理 Flash每个扇区有大约10万次的写寿命，读