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ZED Board從入門到精通係列（七）——Vivado+SDK實現MP3播放
本文將給出通過Vivado IDE開發Zynq平台上PS裸機應用程序的流程。通過與本係列博客（三）對比，讀者將看到Vivado開發更高效、快捷。
MP3我們都聽過，現在我們可以用ZED-Board來聽。板子上有音頻芯片ADAU1761，可以實現錄音、放音，但不具有MP3解碼功能。Zynq 雙核ARM9做MP3軟件解碼應該是可以實現的，但是博主本人有一顆VS1003，可以實現MP3硬件解碼，軟件將得以簡化，對MP3解碼原理感興趣的可以深入研究如何利用CortexA9+ADAU1761實現MP3播放。電路圖如下：
利用Zynq MIO實現VS1003控製，這樣隻和PS有關，PL完全可以丟棄。在本節基礎上，讀者可以嚐試將SPI模塊移到PL上實現，這樣可以降低PS部分IO讀寫頻率，提高CPU利用率。實物連接圖如下：
Zynq板子外接用排母，為了使用杜邦線，需要一個雙公排針，可以用普通單排2.54mm排針壓製而成
下麵介紹軟件開發流程。建立Vivado工程，命名為MP3Player，過程遵循上節Vivado建立工程步驟，略。
進入IDE後，點擊左側流程管理器中的IPI Integrator下的Create Block Design。 這個工具是2013.1版本後才出現的，將取代XPS完成係統集成。
在編輯區右鍵，選擇Add IP...，名稱保持默認design_1.bd
搜索框中輸入zynq，雙擊第一個，添加IP到電路圖中。
添加完成後，自動進行布線連接，點下圖中圓圈區域 Run Block Automation。
等待完成，結果如下圖所示。
可以看到，DDR和固定IO自動進行了連接。這是因為我們建立工程時選擇了ZedBoard DVK，這樣就能按照板子描述自動連接引腳到相應外設。
另外看到，默認狀態下使能了M_AXI_GP0，可以將PL部分帶AXI從接口的IP連接到PS進行控製。本節不需要，所以必須禁用，否則驗證設計時會報錯。雙擊方塊，見下圖
看到了熟悉又陌生的畫麵，有些像XPS中Zynq視圖，但精簡了很多。單擊左側“PS-PL Configuration"，界麵如下：
將AXI GP0接口後的勾取消選擇，確認，回到IPI。
驗證設計，在空白處右鍵，點擊Validate Design。無誤，點確認即可。
在上圖位置點Generate Block Design，確認。
在Sources窗口中找到design_1，右鍵選擇生成頂層HDL包裝。確認。
直接點左側流程中的Generate Bitstream，一步到位。完成比特流大約需要5~8min。
完成後，先Open Implementated Design，再導出到SDK。
完成後，先Open Implementated Design，再導出到SDK。如果沒有做這一步，上圖中第二項會變成灰色。
後麵就是SDK開發了，和本係列教程（三）中相同。建立Application工程，C工程，模板helloworld。將代碼改為下麵：
#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#define MIO_BASE 0xE000A000
#define DATA0 0x40
#define DATA0_RO 0x60
#define DIRM_0 0x204
#define OEN_0 0x208
void delay(unsigned int t)
{
unsigned int i,j;
for(j=0;j<t;j++)
{
for(i=0;i<600;i++);
}
}
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/* MAIN function */
/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define VS_XRESET_0 DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,12)
#define VS_XRESET_1 DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,12)
#define VS_DREQ DrvGPIO_GetBit(MIO_BASE + DATA0_RO,11)
#define VS_XDCS_0 DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,10)
#define VS_XDCS_1 DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,10)
#define VS_XCS_0 DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,13)
#define VS_XCS_1 DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,13)
#define SPI_MOSI_0 DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,0)
#define SPI_MOSI_1 DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,0)
#define SPI_SCL_0 DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,9)
#define SPI_SCL_1 DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,9)
void DrvGPIO_ClrBit(volatile unsigned int * p,int idx);
void DrvGPIO_SetBit(volatile unsigned int * p,int idx);
unsigned char DrvGPIO_GetBit(volatile unsigned int * p,int idx);
void init_vs1003(void);
void VS_Reset(void); //VS1003軟複位及初始化
void VS_Write_Reg(unsigned char addr,unsigned char hdat,unsigned char ldat); //向VS1003的功能寄存器寫入一個字
unsigned int VS_Read_Reg(unsigned char addr); //從VS1003的功能寄存器讀取一個字
void VS_Send_Dat(unsigned char dat); //向VS1003發送音頻數據
void VS_Flush_Buffer(void); //清空VS1003的數據緩衝區
void VS_sin_test(unsigned char x); //正弦測試
void LoadPatch(void); //為VS1003打補丁
void SPI_WriteByte(unsigned char x);
#include "mp3.h"
void print(char *str);
int main()
{
init_platform();
print("Hello World\n\r");
unsigned int i;
init_vs1003();
VS_Reset(); //VS1003複位初始化
VS_sin_test(200); //正弦測試，可以聽到一聲滴
VS_Flush_Buffer();
for(i = 0;i<sizeof(mp3_table);i++)
{
VS_Send_Dat(mp3_table[i]);
}
while(1)
{
DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,7);
delay(40000);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,7);
delay(40000);
}
return 0;
}
void DrvGPIO_ClrBit(volatile unsigned int * p,int idx)
{
(*p) &= ~(1<<idx);
}
void DrvGPIO_SetBit(volatile unsigned int * p,int idx)
{
(*p) |= (1<<idx);
}
unsigned char DrvGPIO_GetBit(volatile unsigned int * p,int idx)
{
return (((*p)&(1<<idx))>>idx);
}
void init_vs1003(void)
{
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,7);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,7);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,0);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,0);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,9);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,9);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,10);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,10);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,12);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,12);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + OEN_0,13);
DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DIRM_0,13);
}
void SPI_WriteByte(unsigned char x)
{
unsigned char i=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(x&0x80)
{
SPI_MOSI_1;
}
else
{
SPI_MOSI_0;
}
SPI_SCL_0;
SPI_SCL_1;
x<<=1;
}
}
/******************************************************************
- 功能描述：向VS1003的功能寄存器中寫入數據（一個字，即兩個字節）
- 隸屬模塊：VS1003B模塊
- 函數屬性：外部，用戶可調用
- 參數說明：addr是功能寄存器的地址
hdat是要寫入的高字節
ldat是要寫入的低字節
- 返回說明：無返回
******************************************************************/
void VS_Write_Reg(unsigned char addr,unsigned char hdat,unsigned char ldat)
{
while(!VS_DREQ); //VS1003的DREQ為高電平時才接收數據
VS_XCS_0; //打開片選，SCI有效，這樣才能對功能寄存器進行讀寫
SPI_WriteByte(0x02); //寫入操作碼0x02 00000010 （功能寄存器寫操作）
SPI_WriteByte(addr); //寫入寄存器地址
SPI_WriteByte(hdat); //寫入高字節
SPI_WriteByte(ldat); //寫入低字節
VS_XCS_1; //關閉片選，SCI無效
}
/******************************************************************
- 功能描述：VS1003軟複位及初始化（設置時鍾頻率及音量）
- 隸屬模塊：VS1003B模塊
- 函數屬性：外部，用戶可調用
- 參數說明：無
- 返回說明：無
******************************************************************/
void VS_Reset(void)
{
VS_XRESET_1;
delay(100);
VS_XRESET_0;
delay(100);
VS_XRESET_1; //硬件複位，XRESET低電平有效
delay(100);
VS_Write_Reg(0x00,0x08,0x04);//軟件複位，向0號寄存器寫入0x0804 SM_SDINEW為1 SM_RESET為1
VS_Write_Reg(0x03,0x98,0x00);//時鍾設置，向3號寄存器寫入0x9800 SC_MULT 為4 SC_ADD 為3 SC_FREQ為0
VS_Write_Reg(0x0b,0x00,0x00);//音量設置，左右聲道均最大音量
VS_XDCS_0; //打開數據片選，注意此時XCS（片選）為高電平，SDI有效
SPI_WriteByte(0); //寫入數據，這裏寫入4個0，是無關數據，用來啟動數據傳輸
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
VS_XDCS_1; //關閉數據片選，SDI無效
}
/******************************************************************
- 功能描述：向VS1003寫入一個字節的音頻數據（即用於播放的數據）
注：調用前先將VS_XDCS置為0，打開數據片選
- 隸屬模塊：VS1003B模塊
- 函數屬性：外部，用戶可調用
- 參數說明：dat是要寫入的字節
- 返回說明：無
******************************************************************/
void VS_Send_Dat(unsigned char dat)
{
VS_XDCS_0; //打開SDI，此時可以向VS1003寫入音頻數據
while(!VS_DREQ); //VS1003的DREQ為高才能寫入數據
SPI_WriteByte(dat);//通過SPI向VS1003寫入一個字節的音頻數據
VS_XDCS_1; //關閉SDI
}
/******************************************************************
- 功能描述：向VS1003寫入2048個0，用於清空VS1003的數據緩衝區
注：在播放完一個完整的音頻（如一首完整的MP3）後，調用
此函數，清空VS1003數據緩衝區，為下麵的音頻數據（如下
一首MP3）作準備。
- 隸屬模塊：VS1003B模塊
- 函數屬性：外部，用戶可調用
- 參數說明：無
- 返回說明：無
******************************************************************/
void VS_Flush_Buffer(void)
{
unsigned int i;
VS_XDCS_0; //打開數據片選，即開啟SDI傳輸
for(i=0;i<2048;i++)
{
VS_Send_Dat(0);
}
VS_XDCS_1; //關閉數據片選
}
/******************************************************************
- 功能描述：正弦測試，這是測試VS1003芯片是否正常的有效手段！！
- 隸屬模塊：VS1003B模塊
- 函數屬性：外部，用戶可調用
- 參數說明：x決定了正弦測試中產生的正弦波的頻率，直接影響聽到的
聲音的頻率
- 返回說明：無
******************************************************************/
void VS_sin_test(unsigned char x)
{
VS_Write_Reg(0x00,0x08,0x20);//啟動測試，向0號寄存器寫入0x0820 SM_SDINEW為1 SM_TEST為1
while(!VS_DREQ); //等待DREQ變為高電平
VS_XDCS_0; //打開數據片選 SDI有效
SPI_WriteByte(0x53);//寫入以下8個字節,進入正弦測試
SPI_WriteByte(0xef);
SPI_WriteByte(0x6e);
SPI_WriteByte(x); //參數x用來調整正弦測試中正弦波的頻率 FsIdx (b7~b5):采樣率表索引 S (b4~b0):正弦波的躍速 頻率F=Fs X S / 128
SPI_WriteByte(0); //比如x=126 (0b 011 11110) FsIdx=011=3 Fs=22050Hz S=11110=30 F=22050Hz X 30 /128 =5168 Hz
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
delay(6000); //這裏延時一段時間，為了聽到“正弦音”
SPI_WriteByte(0x45);//寫入以下8個字節，退出正弦測試
SPI_WriteByte(0x78);
SPI_WriteByte(0x69);
SPI_WriteByte(0x74);
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
SPI_WriteByte(0);
VS_XDCS_1; //關閉數據片選 ，SDI無效
}
音頻文件需要轉換為C頭文件，可以用matlab實現：
clear;
clc;
close all;
f = fopen('222.mp3','rb');
a = fread(f,'uint8');
fclose(f);
fb = fopen('D:\Tutor_My\MP3Player\MP3Player.sdk\SDK\SDK_Export\mp3\src\mp3.h','w');
fprintf(fb,'const unsigned char mp3_table[] = {\r\n');
fprintf(fb,'0x%02x,\r\n',a(1:end));
fprintf(fb,'\r\n};');
fclose(fb);
下載比特流，運行。通過耳機可以聽到你轉換的mp3。
完成上述工程，隻需要10min，操作完全由Vivado+SDK完成，操作十分簡單集中。
最後更新：2017-04-03 12:54:48