0 引言

近幾年來，隨著數字技術的發展，人們對MP3播放器的要求越來越多元化，制造商在MP3播放器的選型、設計、開發、附加功能和適用領域等方面做了很多努力，設計了多種方案。在處理器速度越來越快、存儲容量越來越大的趨勢下，產品中數據的存儲組織形式和存儲器設置需要進行高效合理管理，這正是文件系統的功能。

而開源軟件項目嵌入式文件庫（Embedded FlieSystemLibrary,EFSL），依靠其內存需求小、移植簡單、完全免費等優點，作為嵌入式文件系統，很適于解決小型單片機存儲空間管理與功能擴展的問題。本文基于EFSL文件系統以及ARM 平臺設計一款新型的嵌入式MP3播放器，具有一定的實用價值。同時為單片機擺脫操作系統束縛，實現單片機多媒體應用提供一種可行性參考方案。

1 硬件設計

系統硬件結構框圖如圖1所示，整個硬件系統以PHILIPS公司ARM7-TMDI內核的LPC2148為核心處理器，分別控制VS1003解碼模塊、SD卡接口模塊、USB接口模塊和人機交互功能模塊。

1.1 主控芯片

LPC2148是支持實時仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S 微控制器，內嵌512 KB 高速FLASH存儲器，因其功能強大，便于系統以后的升級。

本系統中暫時只用到USB,SPI,SSP接口功能和ADC功能，其他功能的使用待擴展而定。解碼模塊VS1003內部集成有VS_DSP處理器、立體聲音頻DAC和立體聲耳機放大驅動器等。由于解碼與控制芯片分離，所以音質好，控制也比較簡單。LPC2148通過其SPI接口對VS1003進行控制。

1.2 顯示模塊

顯示模塊采用VGS12864E,VGS12864E是128×64行點陣的OLED單色、字符、圖形顯示模塊。模塊內置64×64的顯示數據RAM,其中的每位數據對應于OLED屏上一個點的亮、暗狀態；其指令系統與液晶顯示驅動控制器HD61202兼容。本系統通過模擬時序的方式用8位I/O口與OLED模塊8位數據總線D0~D7相連，再通過3位I/O口與液晶的指令控制或數據操作位RS、讀寫控制位R/W 和使能控制位E相連的方式來控制OLED模塊。

1.3 存儲模塊

采用SD卡作為存儲介質，其優點是容量大、體積小且防振。歌曲全部存儲在SD卡中，SD卡工作于SPI模式。通過將LPC2148的SSP設置成SPI功能與SD卡相連接。同時，芯片的其他兩個I/O 口分別設置成卡完全插入到卡座中檢測引腳和卡是否寫保護的檢測引腳。

2 軟件設計

播放器采用四層結構來實現其功能。軟件層次結構如圖2所示。采用模塊化的主要目的是方便實現模塊移植性。

2.1 開發環境搭建

開發環境主要是建立在The Rowley Cross StudioIDE基礎上進行EFSL 編譯。CrossWorks for ARM1.6 使用GCC 4.1 編譯器。安裝CrossWorks forARM 1.6軟件并導入MP3Player.hzp項目文件。項目文件中已經包含了主板中的文件和設備配置文件。

Rowley Cross Studio IDE自動加載所有文件后，將顯示所有主要文件夾：Audio Render Driver文件夾（包含了DAC音頻處理相關代碼）、Demo Player文件夾（主要模塊，可根據需求對其進行配置和修改）、EFSL文件夾（保存了EFSL嵌入式文件系統，通過此文件系統可以用播放器軟件對MMC存儲卡中的MP3文件進行讀寫操作）、EFSL Driver文件夾（保存存儲設備基本讀寫操作驅動程序）、Libmad文件夾（主要編碼文件，可根據需求改變相關代碼以滿足Libmad配置要求）。

2.2 文件系統配置與編譯功能模塊

文件系統配置與編譯功能模塊進行軟件配置和文件系統編譯。

2.2.1 設置項目文件路徑

通過命令行工具，找到項目文件和包含文件。其路徑為：

2.2.2 配置編譯器

由于定點數字計算量要求非常高，而且擴展的數字指令集只能在32位上運行，所以代碼編譯也需要32位環境下進行編譯，同時需要使用到USB存儲器RAM 及其堆棧分配[5].USB RAM 一般情況下不運行在LPC214X環境下，但Rowley Cross Studio IDE已經提供了此硬件設備的初始化。Philips_LPC2148_startup.s創建并放置在MP3播放器項目目錄，以支持USB RAM設備，還需要在代碼中加入堆棧分配代碼到USB DMARAM 的內存部分。

2.2.3 Libmad文件配置

Libmad可以在不同的平臺上運行一個庫，并為ARM7提供更好的優化。其編譯器同樣需要設置系統運行環境變量。

2.2.4 配置EFS文件