ZED-Board從入門到精通系列（七）——Vivado+SDK實現MP3播放

本文將給出通過Vivado IDE開發Zynq平台上PS裸機應用程式的流程。通過與本系列部落格（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。板子上有音頻晶片ADAU1761，可以實現錄音、放音，但不具有MP3解碼功能。Zynq 雙核ARM9做MP3軟體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硬體解碼，軟體將得以簡化，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控制，這樣只和PS有關，PL完全可以丟棄。在本節基礎上，讀者可以嘗試將SPI模組移到PL上實現，這樣可以降低PS部分IO讀寫頻率，提高CPU利用率。實物串連圖如下：

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排針壓制而成

下面介紹軟體開發流程。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完成系統整合。

在編輯區右鍵，選擇Add IP...，名稱保持預設design_1.bd

搜尋方塊中輸入zynq，雙擊第一個，添加IP到電路圖中。

添加完成後，自動進行布線串連，點中圓圈地區 Run Block Automation。

等待完成，結果如所示。

可以看到，DDR和固定IO自動進行了串連。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，預設狀態下使能了M_AXI_GP0，可以將PL部分帶AXI從介面的IP串連到PS進行控制。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

看到了熟悉又陌生的畫面，有些像XPS中Zynq視圖，但精簡了很多。單擊左側“PS-PL Configuration"，介面如下：

將AXI GP0介面後的勾取消選擇，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。

在位置點Generate Block Design，確認。

在Sources視窗中找到design_1，右鍵選擇產生頂層HDL封裝。確認。

直接點左側流程中的Generate Bitstream，一步到位。完成位元流大約需要5~8min。

完成後，先Open Implementated Design，再匯出到SDK。

 

完成後，先Open Implementated Design，再匯出到SDK。如果沒有做這一步，中第二項會變成灰色。

後面就是SDK開發了，和本系列教程（三）中相同。建立Application工程，C工程，模板helloworld。將代碼改為下面：

#include <stdio.h>#include "platform.h"#define MIO_BASE 0xE000A000#define DATA00x40#define DATA0_RO  0x60#define DIRM_00x204#define OEN_00x208void 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_0DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,12)#define VS_XRESET_1DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,12)#define VS_DREQ     DrvGPIO_GetBit(MIO_BASE + DATA0_RO,11)#define VS_XDCS_0DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,10)#define VS_XDCS_1DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,10)#define VS_XCS_0DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,13)#define VS_XCS_1DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,13)#define SPI_MOSI_0DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,0)#define SPI_MOSI_1DrvGPIO_SetBit(MIO_BASE + DATA0,0)#define SPI_SCL_0DrvGPIO_ClrBit(MIO_BASE + DATA0,9)#define SPI_SCL_1DrvGPIO_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發送音頻資料void VS_Flush_Buffer(void); //清空VS1003的資料緩衝區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資料（一個字，即兩個位元組） - 隸屬模組：VS1003B模組 - 函數屬性：外部，使用者可調用 - 參數說明：addr是功能寄存器的地址             hdat是要寫入的高位元組             ldat是要寫入的低位元組 - 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為高電平時才接收資料VS_XCS_0;            //開啟片選，SCI有效，這樣才能對功能寄存器進行讀寫SPI_WriteByte(0x02);  //寫入作業碼0x02   00000010 （功能寄存器寫操作）SPI_WriteByte(addr);  //寫入寄存器地址SPI_WriteByte(hdat);  //寫入高位元組SPI_WriteByte(ldat);  //寫入低位元組VS_XCS_1;            //關閉片選，SCI無效}/****************************************************************** - 功能描述：VS1003軟複位及初始化（設定時鐘頻率及音量） - 隸屬模組：VS1003B模組 - 函數屬性：外部，使用者可調用 - 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; //硬體複位，XRESET低電平有效delay(100);VS_Write_Reg(0x00,0x08,0x04);//軟體複位，向0號寄存器寫入0x0804   SM_SDINEW為1   SM_RESET為1VS_Write_Reg(0x03,0x98,0x00);//時鐘設定，向3號寄存器寫入0x9800   SC_MULT  為4   SC_ADD  為3   SC_FREQ為0VS_Write_Reg(0x0b,0x00,0x00);//音量設定，左右聲道均最大音量VS_XDCS_0;     //開啟資料片選，注意此時XCS（片選）為高電平，SDI有效SPI_WriteByte(0);    //寫入資料，這裡寫入4個0，是無關資料，用來啟動資料轉送SPI_WriteByte(0);SPI_WriteByte(0);SPI_WriteByte(0);VS_XDCS_1;    //關閉資料片選，SDI無效}/****************************************************************** - 功能描述：向VS1003寫入一個位元組的音頻資料（即用於播放的資料）                註：調用前先將VS_XDCS置為0，開啟資料片選 - 隸屬模組：VS1003B模組 - 函數屬性：外部，使用者可調用 - 參數說明：dat是要寫入的位元組 - 返回說明：無 ******************************************************************/void VS_Send_Dat(unsigned char dat){VS_XDCS_0;    //開啟SDI，此時可以向VS1003寫入音頻資料while(!VS_DREQ);  //VS1003的DREQ為高才能寫入資料SPI_WriteByte(dat);//通過SPI向VS1003寫入一個位元組的音頻資料VS_XDCS_1;   //關閉SDI}/****************************************************************** - 功能描述：向VS1003寫入2048個0，用於清空VS1003的資料緩衝區             註：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資料緩衝區，為下面的音頻資料（如下             一首MP3）作準備。 - 隸屬模組：VS1003B模組 - 函數屬性：外部，使用者可調用 - 參數說明：無 - 返回說明：無 ******************************************************************/void VS_Flush_Buffer(void){unsigned int i;VS_XDCS_0;   //開啟資料片選，即開啟SDI傳輸for(i=0;i<2048;i++){VS_Send_Dat(0);}VS_XDCS_1;        //關閉資料片選}/****************************************************************** - 功能描述：正弦測試，這是測試VS1003晶片是否正常的有效手段！！ - 隸屬模組：VS1003B模組 - 函數屬性：外部，使用者可調用 - 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1while(!VS_DREQ);   //等待DREQ變為高電平VS_XDCS_0;    //開啟資料片選 SDI有效SPI_WriteByte(0x53);//寫入以下8個位元組,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):採樣率表索引   S (b4~b0):正弦波的躍速   頻率F=Fs X S / 128SPI_WriteByte(0);   //比如x=126 (0b 011 11110) FsIdx=011=3   Fs=22050Hz   S=11110=30    F=22050Hz X 30 /128 =5168 HzSPI_WriteByte(0);SPI_WriteByte(0);SPI_WriteByte(0);delay(6000);      //這裡延時一段時間，為了聽到“正弦音”SPI_WriteByte(0x45);//寫入以下8個位元組，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;    //關閉資料片選 ，SDI無效}

 

音頻檔案需要轉換為C標頭檔，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);

下載位元流，運行。通過耳機可以聽到你轉換的mp3。

 

完成上述工程，只需要10min，操作完全由Vivado+SDK完成，操作十分簡單集中。