FLAC高保真数字音频播放器，方案设计、硬件平台、软件架构

 一、项目概述

1.1 引言

目前，大部分的音乐文件都是以mp3格式来保存的，mp3是一种有损的音频压缩格式，它无法完美地再现原版音乐。随着存储器容量的扩大、网络带宽的增加、处理器性能的增强以及人们对生活品质要求的提高，无损音乐越来越受到人们的青睐，对无损音乐播放器的需求也就越来越大。

1.2 项目背景/选题动机

我们希望能在AVR单片机上实现一个“FLAC高保真音频播放器”。播放器用ATMEL的EVK1105套件来实现，它将从SD卡、U盘和网络中读取音频文件，并对其进行解码及播放。该播放器能播放高保真音频文件，具有设备体积小、操作简单和便于携带使用等优点。

二、需求分析

2.1 功能要求

音频播放：能支持FLAC格式的音频播放

音频文件的存储介质：支持SD卡、移动硬盘、U盘、网络流中音频文件的读取和播放

力争实现对APE格式的支持

2.2 性能要求

播放文件的采样频率：48-96kHz

播放文件的采样精度：16/24位字长

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

系统通过读取本地存储器(SD卡、U盘、移动硬盘)上的音频文件，或者从网络接口获取数据流，得到音频数据，然后通过AT32UC3A0512 MCU进行解码播放操作。

图1 系统硬件结构框图

3.2 硬件平台选用及资源配置

系统使用AVR EVK1105开发板，该开发板资源配置如下：

AT32UC3A0512处理器，最高主频66MHz;

立体声音频输出;

全彩QVGA(320*240)LCD显示屏;

JTAG接口;

USB OTG接口;

SD和MMC读卡器;

10/100Mbps的以太网接口;

TLV320AIC23B编解码芯片

3.3系统软件架构

系统组件可分解为如下图所示的模块：

图2 系统模块图

系统层模块

文件系统：由于要读取SD卡、U盘上的文件，所以要在底层实现一个文件系统，如fat。

网络协议栈：播放器可以接收网络流媒体，这需要网络协议栈的支持，如LwIP。

设备驱动：由于程序中会使用LCD、按键、SD card读卡器、USB接口、网络接口、编解码芯片，需要为它们实现驱动。

应用层模块

音频获取：

从网络流或者SD卡、U盘中读取音频文件。

音频解码：

解码音频数据，并进行播放。

播放器UI：

用于控制播放的过程，例如开始播放、停止播放，以及响应用户的其它操作请求。

3.4 系统软件流程

图3 程序运行流程图

系统在启动之后，进行相关的初始化工作。初始化结束、进入了开始界面之后，若用户按下按钮播放音乐，那么就选择播放本地音频或者网络音频：若选择本地音频文件，则读取SD卡、U盘、移动硬盘中的相应文件并进行播放;若选择网络音频文件，则接收网络音频数据流并进行播放。播放完毕后，重新回到开始界面。

3.5 系统预计实现结果

该系统能够播放SD卡、U盘和移动硬盘上存储的FLAC文件，也可以播放网络流媒体;由按键来控制播放器，在LCD上显示音频信息。此外，争取实现对APE格式文件的支持。

一、项目概述

1.1 引言

目前，大部分的音乐文件都是以mp3格式来保存的，mp3是一种有损的音频压缩格式，它无法完美地再现原版音乐。随着存储器容量的扩大、网络带宽的增加、处理器性能的增强以及人们对生活品质要求的提高，无损音乐越来越受到人们的青睐，对无损音乐播放器的需求也就越来越大。

1.2 项目背景/选题动机

我们希望能在AVR单片机上实现一个“FLAC高保真音频播放器”。播放器用ATMEL的EVK1105套件来实现，它将从SD卡、U盘和网络中读取音频文件，并对其进行解码及播放。该播放器能播放高保真音频文件，具有设备体积小、操作简单和便于携带使用等优点。

二、需求分析

2.1 功能要求

音频播放：能支持FLAC格式的音频播放

音频文件的存储介质：支持SD卡、移动硬盘、U盘、网络流中音频文件的读取和播放

力争实现对APE格式的支持

2.2 性能要求

播放文件的采样频率：48-96kHz

播放文件的采样精度：16/24位字长

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

系统通过读取本地存储器(SD卡、U盘、移动硬盘)上的音频文件，或者从网络接口获取数据流，得到音频数据，然后通过AT32UC3A0512 MCU进行解码播放操作。

图1 系统硬件结构框图

3.2 硬件平台选用及资源配置

系统使用AVR EVK1105开发板，该开发板资源配置如下：

AT32UC3A0512处理器，最高主频66MHz;

立体声音频输出;

全彩QVGA(320*240)LCD显示屏;

JTAG接口;

USB OTG接口;

SD和MMC读卡器;

10/100Mbps的以太网接口;

TLV320AIC23B编解码芯片

3.3系统软件架构

系统组件可分解为如下图所示的模块：

图2 系统模块图

系统层模块

文件系统：由于要读取SD卡、U盘上的文件，所以要在底层实现一个文件系统，如fat。

网络协议栈：播放器可以接收网络流媒体，这需要网络协议栈的支持，如LwIP。

设备驱动：由于程序中会使用LCD、按键、SD card读卡器、USB接口、网络接口、编解码芯片，需要为它们实现驱动。

应用层模块

音频获取：

从网络流或者SD卡、U盘中读取音频文件。

音频解码：

解码音频数据，并进行播放。

播放器UI：

用于控制播放的过程，例如开始播放、停止播放，以及响应用户的其它操作请求。

3.4 系统软件流程

图3 程序运行流程图

系统在启动之后，进行相关的初始化工作。初始化结束、进入了开始界面之后，若用户按下按钮播放音乐，那么就选择播放本地音频或者网络音频：若选择本地音频文件，则读取SD卡、U盘、移动硬盘中的相应文件并进行播放;若选择网络音频文件，则接收网络音频数据流并进行播放。播放完毕后，重新回到开始界面。

3.5 系统预计实现结果

该系统能够播放SD卡、U盘和移动硬盘上存储的FLAC文件，也可以播放网络流媒体;由按键来控制播放器，在LCD上显示音频信息。此外，争取实现对APE格式文件的支持。