上期文章中，笔者为大家介绍了用硬盘自制MP3播放机的硬件原理和电路图，本期将为大家介绍自制该硬盘MP3播放机如何选用元件、调试电路，并将介绍该制作的软件结构。
元件选用
制作中所需各芯片功能见表1。
1. 时钟
AT89C51SND1C时钟电路与传统ATMEL 51系列MCU一样，最高主频20MHz。考虑到USB主时钟要求48MHz，晶振宜选择12MHz、16MHz或20MHz，笔者选用20MHz。另外AT89C51SND1C具有X2特性，该特性可将一个指令周期缩短到6个时钟周期，利用它可将运行速度提高一倍。
2. 锁相环（PLL）
AT89C51SND1C利用片内锁相环电路产生高频时钟信号，供给片内的高频功能部件，如USB驱动电路、MP3解码器、音频DAC等。 片内PLL需要外接一个滤波电路，ATMEL给出了各阻容元件的典型值，利用可编程的PLL可以产生频率相当高的时钟。利用ATMEL给出的计算公式：PLLclk=OSCclk×（R-1）/（N+1）可以对PLL频率进行计算和选择，公式中OSCclk是晶振频率。根据数据手册，R最大取值是2047，N最小取值是0，按最大晶振频率为20MHz来计算，PLLclk最高可到40960MHz。 选择PLLclk频率要考虑到使用PLL时钟部件的要求，USB时钟要求为48MHz，MP3解码器要求最小为21MHz，音频DAC根据不同的芯片，一般要求是采样频率的256倍或384倍。实际应用的经验表明，PLLclk越高越好，因为分频系数只能是整数，对于DAC的频率只能取近似值，为了减小频率误差，只能提高PLLclk频率。但实际应用中PLLclk最大值是有限的，只能到192MHz，因为USB时钟必须是48MHz，分频系数最大是4，这就决定了PLLclk不能超过192MHz。
3. FLASH
笔者选用的韩国三星K9F、K9K系列NAND FLASH存储器芯片具有大容量、集成度高的特点，大多数MP3、 USB闪盘都采用该芯片。三星FLASH的基本操作为读、编程、擦除，没有写操作。因为FLASH的位单元编程时只能由1变0，只有擦除后才能将0变回1，故写操作通常由擦除和编程两个操作完成。编程操作通常是以PAGE为单位，而擦除操作是以BLOCK为单位（1BLOCK=n PAGE），因此，写操作之前需要备份整个BLOCK，然后再将新内容编程到该BLOCK中。
4. IDE接口
笔者制作的这个MP3开发板提供一个标准IDE接口J5，可以连接IDE接口的硬盘、光驱。由于MCU的限制，对硬盘光驱的访问只能采用PIO方式，与DMA方式相比，速度较慢，但对于播放MP3文件和实现USB移动存储已经足够。这个接口买不到可以从坏主板上拆。
5. 音频DAC
这个MP3开发板采用Cirrus Logic公司的音频解码芯片CS43319（CS4331）（48kHz/18bit）音频DAC。该DAC可支持多种音频格式，与AT89C51SND1C相适应的是External SCLK Data Format（I2S）方式。也可以选用CS4334（96kHz/24bit），可以直接代换。
6. 功放
笔者采用了美国国家半导体公司的耳机功率放大器LM4881，它能提供200mW的驱动能力。
电路制作与调试
制作线路板时，不要一次把所有的器件焊上，主要是为分步测试考虑，如果一下都焊上，有的器件有问题，会影响整个电路工作，就不好查找原因了。应该先焊接主芯片及主芯片运行所必需的一些外围器件，完成后可以加电，看看主芯片是否正常运行。正常情况下，主芯片内部有一个引导程序（相当于PC的BIOS），它运行后，连接USB总线就能够被PC发现连接了新硬件。
这些操作正常后就可以继续焊完其他的器件。其他部分的硬件需要程序来测试，比如硬盘的读写、串口通信、液晶显示、键盘处理等，可针对每个部件写一段最简单的程序进行测试。
图6是焊接完成的板子。如果使用3.5英寸硬盘的设计而又要使用2.5英寸硬盘，可以买个如图7所示的转接卡。
软件结构
MP3播放机的软件结构（见图8）跟硬件是相对应的，每一个硬件部分都有相应的软件代码，因为大多数的硬件都是数字可编程控制的。最简化的MP3软件处理任务只有两个操作：
1.读取存储器上的数据，送到解码器，解码器输出后送到音频DAC；
2.分析USB主机控制器发的指令，完成对存储器的操作，将操作结果送回USB主机。
前一个处理过程完成了MP3数据的回放，后一个处理过程实现了USB移动存储器，这两个过程也是整个软件部分最复杂的。对AT89C51SND1C来说，这些功能都是通过特殊功能寄存器来实现的，比如内部集成的32级音量控制就是通过控制9E/9F来实现的。其他的功能具体请读者参考AT89C51SNDIC芯片手册，ATMEL的网站www.atmel.com可以下载。
从软件整体上来看，因个人的硬件设计思路不同，软件也当然不同。
至此，可以说一个完整的MP3播放机已基本制作完成，剩下的就是制作外壳了。如果是使用2.5英寸硬盘，可以找个软驱的外壳，大小很合适。与这个制作相关的芯片源程序、调试程序，读者可以到《无线电》杂志网站www.radio.com.cn上下载。读者可用Keil的uVision2软件对源程序进行查看和修改，烧录固件时可使用FILP2.4软件，该软件可在ATMEL的网站上下载。
后记：
这块MP3DIY开发板虽然程序还不是太完善，比如还不支持MMC卡、FLASH、CD-ROM，界面不漂亮等，但笔者现在正让一块老8G硬盘通过这块MP3的DIY开发板播放着MP3，发挥着余热！
文/孔德松 林鹏