基于FPGA的MP3音乐播放器设计.doc

基于FPGA的MP3音乐播放器设计
——预置乐曲播放器设计
摘要:本次课程设计的主题是‘基于FPGA的MP3播放器’,这是一个发展空间很大的课题,研究者可以根据自己的能力水平和兴趣爱好自由发展。我们组实现的功能是‘预置乐曲的播放’。本次设计是在BASYS2实验开发板上实现,,利用VHDL硬件描述言语设计数控分频器电路,利用数控分频原理设计音乐硬件播放数字电路,将音乐数据存放在程序中,利用时钟驱动音符输出,通过集成运放调节音量,达到了乐曲播放的效果。程序中存放的音符数据易修改,只要修改程序中所放的的音符数据,将其转换为其他乐曲的音符数据,就可以实现不同乐曲的播放。
关键字:FPGA;xilinx;VHDL;预置音符;音乐播放
目录
摘要 - 1 -
一、绪论 - 3 -
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二、需求分析和研究思路 - 4 -
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三、系统设计 - 5 -
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四、详细的程序实现和仿真分析 - 9 -
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五、结论 - 12 -
六、个人感想 - 13 -
一、绪论

在电子技术的飞速发展的今天,电子产品的种类越来越多,功能越来越强大,体积越来越小,功耗越来越低。随着经济的快速发展,人们对生活质量的要求也越来越高,在越来越高效率的生活条件下,人们需要来音乐来释放压力,而体型庞大的随身听已经满足不了人们的需求。在此背景下,MP3应运而生。MP3播放器,顾名思义也就是可播放MP3格式的音乐播放工具。MP3发展到今天,其功能越来越多,外观越来越精致,受到了广大消费者的喜爱。但是传统的Flash存储器的成本居高不下,设计者创意受限,造成MP3播放器卖价不菲但功能单一,而利用FPGA实现的MP3播放器可以用尽可能低的成本提供尽可能多的附加性能。
可编程逻辑器件和EDA技术的发展也为本次课程设计提供了一定的研究背景。EDA技术,即电子设计自动化,是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言HDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。这样,将原来的“电路设计+硬件搭试+调试焊接”转化为“功能设计+软件模拟+仿真下载”,在芯片的设计中完成对电路板的设计,减少了电路板连线,提高了系统集成度,降低了可能的干扰,增加了系统的可靠性和稳定性,提高了设计的灵活性和效率,大大提升了技术指标。


FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA 在结构上主要分为三个部分,即可编程逻辑单元,可编程输入/输出单元和可编程连线三个部分。它采用专用的集成电路,用户不需要投片生产就可以得到合用的芯片。FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一,功耗低,是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
本次课程设计使用的是BASYS2开发板,是一个基于xinlinx Spartan-3E 可编程逻辑器件和Atmel AT90USB2 USB 控制器的电路设计和实现的平台,USB电缆提供电源和编程接口,所以他没有其他的电源供应器和编程电缆。BASYS2开发板向用户提供完整的,准备使用的,硬件适合托管范围的,基本的逻辑器件复杂控制器的电路,开发板上包括I/O设备和所必须的FPGA支持电路,不需要任何其他组件就可以实现无数的电路设计。

VHDL语言是一种超高速集成电路硬件描述语言,是用