CN105355223A - 新型无线音频播放***及其初始化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型无线音频播放***及其初始化方法，其中初始化方法包括步骤：初始化主控芯片的SPI配置参数及IO口配置参数；主控芯片向所述存储接口模块发送复位命令，使与存储接口模块连接的SD卡进入空闲状态；主控芯片向所述存储接口模块发送CMD8命令，检查所述SD卡是否支持2.0协议。本发明的新型无线音频播放***提供了一种无线音频传输***，方便安装使用，由于电线少，线路简洁美观，此外，还具有初始化快，开机快且性能稳定的优点。

Description

新型无线音频播放***及其初始化方法

技术领域

本发明涉及音响***，特别的，涉及一种新型无线音频播放***及其初始化方法。

背景技术

传统音响***繁复的连线无法满足人们对简约、时尚的追求，线路不但影响到了音响***的外表美观，而且限制了音响设备的灵活移动，线路的老化等问题甚至减短了音响的使用寿命。因此，有必要提供一种连线简洁的新型音响***及其初始化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种布线少、便于移动的新型无线音频播放***及其初始化方法。

一种新型无线音频播放***，其包括电源模块及与电源模块相连的主控芯片以及与电源模块和主控芯片相连的存储接口模块、显示模块、输入模块和音频模块。所述新型无线音频播放***还包括音频功放模块以及与所述音频模块的输出端相连的无线发送模块及与所述音频功放模块的音频输入端相连的无线接收模块，所述电源模块包括相互独立的第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块为所述主控芯片、存储接口模块、显示模块、输入模块、音频模块和无线发送模块供电。所述第二电源模块为所述音频功放模块和无线接收模块供电。所述主控芯片通过SPI总线与存储接口模块和音频模块连接。所述存储接口模块为SD卡接口。所述新型无线音频播放***的初始化方法包括步骤：

步骤一，初始化主控芯片的SPI配置参数及IO口配置参数；

步骤二，主控芯片向所述存储接口模块发送复位命令，使与存储接口模块连接的SD卡进入空闲状态；

步骤三，主控芯片向所述存储接口模块发送CMD8命令，检查所述SD卡是否支持2.0协议；

步骤四，主控芯片向所述存储接口模块发送至少8个时钟信号。

作为一种实施方式，在执行步骤二之前，所述主控芯片向所述存储接口模块发送至少64个时钟信号。优选的，所述主控芯片向所述存储接口模块发送至少64个时钟信号后再向存储接口模块发送10个用于同步的时钟信号。

作为一种实施方式，所述时钟信号的频率小于或等于400Khz。

一种新型无线音频播放***，其包括电源模块及与电源模块相连的主控芯片以及与电源模块和主控芯片相连的存储接口模块、显示模块、输入模块和音频模块。所述新型无线音频播放***还包括音频功放模块以及与所述音频模块的输出端相连的无线发送模块及与所述音频功放模块的音频输入端相连的无线接收模块，所述电源模块包括相互独立的第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块为所述主控芯片、存储接口模块、显示模块、输入模块、音频模块和无线发送模块供电，所述第二电源模块为所述音频功放模块和无线接收模块供电。所述主控芯片通过SPI总线与存储接口模块和音频模块连接；所述存储接口模块为SD卡接口。

作为一种实施方式，所述第二电源模块包括锂电池输入接口和连接在锂电池输入接口和音频播放模块之间的升压电路。

作为一种实施方式，所述升压电路包括开关稳压芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电解电容、第二电解电容、电感、二极管和可调电阻；锂电池输入接口的正极输出端与开关稳压芯片的输入端、第一电容的一端、第一电解电容的正极相连；开关稳压芯片的cmp端口通过一电阻和第二电容组成的串联支路接地，其转换端与二极管的阳极相连，并通过电感与其输入端相连；二极管的负极作为所述升压电路的输出端，并与可调电阻的一端、第二电解电容的正极和第三电容的一端相连；可调电阻的另一端与开关稳压芯片的反馈端及一分压电阻的一端相连；锂电池输入接口的负极输出端、第一电容的另一端、第一电解电容的负极、分压电阻的另一端、第二电解电容的负极和第三电容的另一端均接地。

作为一种实施方式，所述无线发送模块包括CSRBlueCore5-MM芯片，所述无线接收模块包括CSRBlueCore5-ROM芯片。

作为一种实施方式，所述音频功放模块包括PAM8403立体声音频功率放大器，所述无线接收模块的输出信号与PAM8403立体声音频功率放大器的左右声道输入管脚相连。

本发明的新型无线音频播放***提供了一种无线音频传输***，方便安装使用，由于电线少，线路简洁美观，此外，还具有初始化快，开机快且性能稳定的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例的新型无线音频播放***的电路结构模块图。

图2为图1中电源模块的升压电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明新型无线音频播放***作进一步详细描述。

如图1所示，一较佳实施例中，本发明的新型无线音频播放***100主要包括电源模块，与电源模块相连的主控芯片，以及与电源模块和主控芯片相连的存储接口模块、显示模块、音频模块、输入模块和提示模块，还包括与电源模块和音频模块相连的无线发送模块，还包括音频功放模块以及与音频功放模块的音频输入端相连的无线接收模块。其中，音频模块输出的音频数据通过无线发送模块和无线接收模块发送给音频功放模块放大处理和/或播放，方便安装使用，由于电线少，线路简洁美观。

特别的，电源模块包括相互独立的第一电源模块和第二电源模块。第一电源模块为主控芯片、存储接口模块、显示模块、输入模块、音频模块和无线发送模块供电。在第一电源模块中，分别设置了输出电压为12V、5V、3.3V和1.8V的电源电路，供主控芯片等各电路模块和芯片使用。其中输出电压为12V的电源电路可用12V稳压器替代，第一电源模块再将12V电转换为5V、3.3V和1.8V。第一电源电路中使用到的稳压芯片可包括但不限于LM2940、LM1117-3.3、LM1117-1.8。

第二电源模块为音频功放模块和无线接收模块供电。第二电源模块使用了锂电池，因此具有一锂电池输入接口，该锂电池的输出电压为3.7V，因此，锂电池输入接口和音频播放模块之间还设置一将3.7V升压到5V的升压电路。如图2所示，升压电路主要包括开关稳压芯片U1、第一电容C1、第二电容C5、第三电容C4、第一电解电容C2、第二电解电容C3、电感L1、二极管D1和可调电阻VR1。锂电池输入接口Li的正极输出端与开关稳压芯片U1的输入端Vin、第一电容C1的一端、第一电解电容C2的正极相连。开关稳压芯片U1的comp端口通过一电阻R1和第二电容C5组成的串联支路接地，其转换端Switch与二极管D1的阳极相连，并通过电感L1与其输入端Vin相连。二极管D1的负极作为升压电路的输出端VCC5，并与可调电阻VR1的一端、第二电解电容C3的正极和第三电容C4的一端相连。可调电阻VR1的另一端与开关稳压芯片U1的反馈端feed及一分压电阻R2的一端相连。锂电池输入接口Li的负极输出端、第一电容C1的另一端、第一电解电容C2的负极、分压电阻R2的另一端、第二电解电容C3的负极和第三电容C4的另一端均接地。本实施例中，开关稳压芯片U1采用了LM2577稳压芯片，开关型LM2577升压芯片的大功率、高效率满足功放模块较大输出功率的要求。

主控芯片采用STM32系列芯片，其通过SPI总线向音频模块传送音频数据，从存储接口模块获取数据。本实施中，采用了STM32F103ZET6芯片，音频模块采用了VS1053音频解码芯片。

本实施例中的显示模块采用了彩色TFTLCD，内置TFT控制器，色驱动TFT液晶面板的芯片采用ILI9320芯片。ILI9320液晶控制器自带显存，其显存总大小为172820（240*320*18/8），即18位模式（26万色）下的显存量。用户在对液晶模块进行操作时，实际上是对ILI9320进行相关的控制寄存器、显示数据存储器进行操作的。以素点数为320×240，色彩深度为16位为例，2.8英寸TFT-LCD显示面板上，共分布着320×240个像素点，而模块内部的TFT-LCD驱动控制芯片内置有与这些像素点对应的显示数据RAM（简称显存）。模块中每个像素点需要16位的数据（即2字节长度）来表示该点的RGB颜色信息，所以模块内置的显存共有320×240×16bit的空间，通常我们以字节（byte）来描述其的大小。

显示模块的显示操作非常简便，需要改变某一个像素点的颜色时，只需要对该点所对应的2个字节的显存进行操作即可。而为了便于索引操作，模块将所有的显存地址分为X轴地址（XAddress）和Y轴地址（YAddress），分别可以寻址的范围为XAddress=0~239，YAddress=0~319，XAddress和YAddress交叉对应着一个显存单元（2byte）；这样只要索引到了某一个X、Y轴地址时，并对该地址的寄存器进行操作，便可对TFT-LCD显示器上对应的像素点进行操作了。模块的16位数据线与显寸的对应关系为565方式。最低5位代表蓝色，中间6位为绿色，最高5位为红色。数值越大，表示该颜色越深。RGB比例为5：6：5是一个十分通用的颜色标准，在显存相应的地址中填入该颜色的编码，即可控制LCD输出该颜色的像素点。如黑色的编码为0x0000，白色的编码为0xffff，红色为0xf800。

显示模块内部有一个显存地址累加器AC，即用于在读写显存时对显存地址进行自动的累加，这在连续对屏幕显示数据操作时非常有用，特别是用于图形显示、视频显示。此外，AC累加器可以设置为各种方向的累加方式，如通常情况下为对XAddress累加方式，具体为当累加到一行的尽头时，会切换到下一行的开始累加；还可以为对YAddress累加方式，具体为当累加到一列（垂直方向）的尽头时，会切换到下一个XAddress所对应的列开始累加。

ILI9320的通讯接口时序可以由STM32使用普通I/O接口进行模拟，但这样效率较低，STM32提供了一种特别的控制方法——使用FSMC接口。在本设计中使用FSMC的NOR\PSRAM模式控制LCD，控制NORFLASH主要使用到如表1所示的信号线：

表1FSMC控制NORFLASH的信号线

FSMC信号名称	信号方向	功能
			CLK	输出	时钟（同步突发模式使用）
A[25：0]	输出	地址总线
			D[15：0]	输入/输出	双向数据总线
NE[X]	输出	片选，x=1...4
			NOE	输出	输出使能
NWE	输出	写使能
			NWAIT	输入	NOR闪存要求FSMC等待的信号

无线音频播放***采用SD卡作为存储器，其具有掉电数据不丢失的特性。闪存是一种新型的EEPROM内存，具有内存可擦可写可编程的优点，还具有写入的数据在断电后不会丢失的优点，而闪存卡是利用闪存技术达到存储电子信息的存储器。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

由于使用了SPI模式，因此***启动后得先让SD卡进入SPI模式，具体的初始化方法包括步骤：

步骤一，初始化主控芯片的SPI配置参数及IO口配置参数；

步骤二，主控芯片向存储接口模块发送复位命令CMD0，使与存储接口模块连接的SD卡进入空闲状态（IDLE状态）；

步骤三，主控芯片向存储接口模块发送CMD8命令，检查SD卡是否支持2.0协议；之后，主控芯片还可能根据不同的协议检查SD卡，例如向SD卡发送CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等命令；

步骤四，主控芯片向所述存储接口模块发送至少8个时钟信号（CLK）。其中，步骤四种的至少8个时钟信号是提供SD卡额外的时钟，完成SD协议中特定的操作，在此不再详述。

如此，完成对SD卡的初始化。特别的，在SD卡收到复位命令（CMD0）时，CS脚为有效电平（低电平）则SPI模式被启用，但在发送CMD0之前，要发送大于74个时钟，这是因为SD卡内部有个供电电压上升时间，大概为64个时钟信号，剩下的10个CLK用于SD卡同步，之后才能开始CMD0的操作。

通过SD卡初始化，我们可以知道SD卡的类型（V1、V2、V2HC或者MMC），在完成初始化后，就可以开始读写数据了。

音频模块采用了VS1053音频解码芯片。VS1053通过SPI接口接收输入的音频数据流，它可以是一个***的从机，也可以作为独立的主机。在这里只把它当成从机使用。通过SPI口向VS1053不停地输入音频数据，它就会自动解码了，然后从音频功放模块通道输出音乐，这时接上耳机或喇叭或音箱就能听到所播放的音频了。

无线音频的传输使用的是蓝牙音频模块，包括蓝牙发送模块及蓝牙接收模块两个部分，STM32将音频数据传送给VS1053音频解码芯片解码后，输出的音频信号经过蓝牙音频发射模块发送出去，蓝牙接收模块接收到音频信号后将音频信号给功放模块进行播放。无线发送模块采用CSRBC5芯片，蓝牙版本V2.1+EDR，可以实现视距10米（无阻隔）的高频质音乐传输，发射部分将立体声音频转换成蓝牙传输信号发送到接收部分，本方案使用方便简单、高效并音质效果不错。***不需要电路，模块上有控制的按键和LED显示，只需要供电就可以工作。另外，本模块已设置过滤蓝牙设备类型，只与具有A2DP协议的蓝牙立体声耳机和音箱等蓝牙设备连接。当模块未配对蓝牙立体声设备时，模块上电自动搜索并连接符合要求的设备，当连接过之后，模块会记住连接过的蓝牙设备地址码，断线或重新上电都会自动连接，如需要断开连接或重新搜索设备，请按模块上的按键即可。无线接收模块采用CSRBlueCore5-ROM芯片，适合于蓝牙音响接收部分、蓝牙立体声音频接收器等产品。***不需要电路，模块上有控制的按键和LED显示，只需要供电既可以工作。

音频功放模块选择的是PAM8403立体声音频功率放大器。PAM8403能够以高于85%的效率提供3W的功率。PAM8403立体声音频功率放大器特点是：无滤波器放大器，低静态电流；在4Ω负载和5V电源条件下，提供高达3W的输出功率；效率高达90%；短路电流保护；低噪音，热保护；极少外部元器件，节省空间成本。在音频功放模块中，蓝牙接收模块接收到的音频信号传送到PAM8403的左右声道输入管脚，PAM8403内部进行功率放大后输出两路的立体声。

输入模块主要为按键，用于进行开关机、上下左右操作，以实现开关机、选择歌曲、控制音量等操作。提示模块包括多个LED发光二极管，用于实现***提示功能。

***启动后，先进行***初始化，在***初始化中，会进行LED端口初始化、LCD初始化、按键端口初始化、VS1053初始化等，初始化完毕后，主控芯片会从SD卡内读取音频文件数据，然后传输给VS1053音频解码芯片，再通过蓝牙模块发送出去进行播放。主控芯片在主程序中不断的扫描按键模块，检测按键是否被按下，如有按键按下，***则做出相对应的响应。在整个***运行的过程中，LCD屏幕显示***信息、歌曲信息、调整信息等。

本设计以STM32F103ZET6为主控芯片，结合音频解码芯片VS1053，STM32F103ZET6完成对SD卡数据读取，通过SPI总线将音频数据传送到VS1053解码芯片，VS1053输出的音频信号送至蓝牙发射模块发送出去。在音箱处的蓝牙接收模块接收到音频信号后传输到功放模块进行播放。另外，蓝牙接收模块还可以与其他的音频设备的蓝牙相连接，进行无线音频播放。基于STM32的无线音频播放***可以使音频设备间无线化，免除了布置线缆的麻烦，大大提高了音频设备的灵活性和增长了设备的使用寿命，而且无线音箱也符合现代家庭智能家居的思想。

本***硬件设计采用模块化设计方案，由***微控制器、电源模块、SD卡模块、LCD显示模块、音频解码模块、蓝牙发送模块、蓝牙接收模块、音频功放模块等组成。软件也采用了相应的模块化设计，使整个软件框架更清晰简洁。由于采用无线音频传输方式，方便安装使用，由于电线少，线路简洁美观，此外，还具有初始化快，开机快且性能稳定的优点，有较好的应用和推广价值。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种新型无线音频播放***的初始化方法，所述新型无线音频播放***包括电源模块及与电源模块相连的主控芯片以及与电源模块和主控芯片相连的存储接口模块、显示模块、输入模块和音频模块，其特征在于，所述新型无线音频播放***还包括音频功放模块以及与所述音频模块的输出端相连的无线发送模块及与所述音频功放模块的音频输入端相连的无线接收模块，所述电源模块包括相互独立的第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块为所述主控芯片、存储接口模块、显示模块、输入模块、音频模块和无线发送模块供电，所述第二电源模块为所述音频功放模块和无线接收模块供电；所述主控芯片通过SPI总线与存储接口模块和音频模块连接；所述存储接口模块为SD卡接口；所述初始化方法包括：

步骤一，初始化主控芯片的SPI配置参数及IO口配置参数；

步骤二，主控芯片向所述存储接口模块发送复位命令，使与存储接口模块连接的SD卡进入空闲状态；

步骤三，主控芯片向所述存储接口模块发送CMD8命令，检查所述SD卡是否支持2.0协议；

步骤四，主控芯片向所述存储接口模块发送至少8个时钟信号。

2.根据权利要求1所述的新型无线音频播放***的初始化方法，其特征在于，在执行步骤二之前，所述主控芯片向所述存储接口模块发送至少64个时钟信号。

3.根据权利要求2所述的新型无线音频播放***的初始化方法，其特征在于，所述主控芯片向所述存储接口模块发送至少64个时钟信号后再向存储接口模块发送10个用于同步的时钟信号。

4.根据权利要求1至3项中任一项所述的新型无线音频播放***的初始化方法，其特征在于，所述时钟信号的频率小于或等于400Khz。

5.一种新型无线音频播放***，其包括电源模块及与电源模块相连的主控芯片以及与电源模块和主控芯片相连的存储接口模块、显示模块、输入模块和音频模块，其特征在于，所述新型无线音频播放***还包括音频功放模块以及与所述音频模块的输出端相连的无线发送模块及与所述音频功放模块的音频输入端相连的无线接收模块，所述电源模块包括相互独立的第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块为所述主控芯片、存储接口模块、显示模块、输入模块、音频模块和无线发送模块供电，所述第二电源模块为所述音频功放模块和无线接收模块供电；所述主控芯片通过SPI总线与存储接口模块和音频模块连接；所述存储接口模块为SD卡接口。

6.根据权利要求5所述的新型无线音频播放***，其特征在于，所述第二电源模块包括锂电池输入接口和连接在锂电池输入接口和音频播放模块之间的升压电路。

7.根据权利要求6所述的新型无线音频播放***，其特征在于，所述升压电路包括开关稳压芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电解电容、第二电解电容、电感、二极管和可调电阻；锂电池输入接口的正极输出端与开关稳压芯片的输入端、第一电容的一端、第一电解电容的正极相连；开关稳压芯片的cmp端口通过一电阻和第二电容组成的串联支路接地，其转换端与二极管的阳极相连，并通过电感与其输入端相连；二极管的负极作为所述升压电路的输出端，并与可调电阻的一端、第二电解电容的正极和第三电容的一端相连；可调电阻的另一端与开关稳压芯片的反馈端及一分压电阻的一端相连；锂电池输入接口的负极输出端、第一电容的另一端、第一电解电容的负极、分压电阻的另一端、第二电解电容的负极和第三电容的另一端均接地。

8.根据权利要求6所述的新型无线音频播放***，其特征在于，所述无线发送模块包括CSRBlueCore5-MM芯片，所述无线接收模块包括CSRBlueCore5-ROM芯片。

9.根据权利要求8所述的新型无线音频播放***，其特征在于，所述音频功放模块包括PAM8403立体声音频功率放大器，所述无线接收模块的输出信号与PAM8403立体声音频功率放大器的左右声道输入管脚相连。