基本設(shè)計(jì)是根據(jù)上述背景確定的，其主要特點(diǎn)是：
　　音頻格式：未壓縮的 LPCM（RIFF WAVE 文件）
　　存儲(chǔ)介質(zhì)：MicroSD存儲(chǔ)卡
　　顯示屏：Grachics OLED
　　收音機(jī)：單芯片F(xiàn)M接收器
　　電源：嵌入式鋰聚合物電池　　框圖

　　圖 1. 框圖
　　圖 1顯示了內(nèi)置 LPCM 播放器的框圖。該播放器的有趣功能是用軟件驅(qū)動(dòng)音頻 DAC。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，采樣數(shù)據(jù)必須以恒定的周期發(fā)送到DAC。一些微控制器具有片上IIS接口來輸入/輸出數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。然而，該項(xiàng)目中使用的 Atmel AVR 微控制器不具備如此有用的功能，因此必須使用通用 SPI 端口和定時(shí)器中斷來驅(qū)動(dòng)音頻 DAC。
　　DAC 的模擬輸出通過模擬量進(jìn)行衰減，饋送到緩沖放大器并通過耳機(jī)插孔輸出。衰減也可以在 DAC（數(shù)字衰減）之前完成，但會(huì)降低正常音量下的 SNR，因?yàn)闊o論信號(hào)電平如何，DAC 生成的噪聲電平（熱噪聲和量化誤差）都是恒定的。為了避免這個(gè)問題，DAC 采用滿量程驅(qū)動(dòng)，并通過 DAC 后衰減器調(diào)節(jié)音量。
　　使用鋰聚合物電池供電。它是內(nèi)置于機(jī)箱中的，無法輕易更換。當(dāng)然，板上需要一個(gè)電池管理器。鋰聚合物電池是一種敏感的化學(xué)設(shè)備，必須按照正確的設(shè)計(jì)使用，否則可能會(huì)導(dǎo)致冒煙、火災(zāi)或爆炸。
　　128 x 64 圖形OLED模塊用于顯示曲目信息。與通用背光 LCD 模塊相比，它非常薄，可以減少移動(dòng)設(shè)備的厚度。然而，由于OLED是自發(fā)光器件，因此與反射式LCD模塊相比，存在功耗較大的缺點(diǎn)。

　　照片 2. 主板圖 2.電路圖
　　主電路板
　　電路板分為主板和顯示板兩部分。照片2和圖2顯示了組裝好的主板。
　　電池電壓由兩個(gè) LDO 穩(wěn)壓器分配。數(shù)字電源提供給微控制器、存儲(chǔ)卡和顯示板。模擬電源提供給 DAC 和無線電接收器。兩個(gè)域的電源分開的原因是為了使模擬電路免受存儲(chǔ)卡產(chǎn)生的大噪聲的影響。由于同樣的原因，緩沖放大器也與模擬電源分離并直接連接到電池。數(shù)字電源由按鈕開關(guān)打開并由微控制器保持。這稱為“軟件控制電源開關(guān)”。這是第一個(gè)構(gòu)建的共同原理。模擬電源僅由微控制器控制。LiPo電池的充電控制由獨(dú)立于微控制器的充電控制IC BQ2057C完成。
　　該項(xiàng)目使用 Atmel ATmega644P微控制器，內(nèi)置 64K 字節(jié)閃存和 4K 字節(jié) RAM。3.3V 時(shí)的最大時(shí)鐘速率為 13.3MHz，但我沒有合適的晶體，因此使用了 14.745MHz 晶體。這超出了規(guī)格 10%，但對于業(yè)余愛好使用來說是沒有問題的。
　　大多數(shù)音頻 DAC 都有一個(gè) 8 階插值濾波器。除了 BCK/LRCK 之外，內(nèi)置數(shù)字濾波器還需要 256、384 或 512fs 過采樣時(shí)鐘 (OCK)，因此很難將此類 DAC 與通用串行接口一起使用。當(dāng)可以生成 OCK 時(shí)，DAC 將不接受軟件生成的數(shù)字音頻信號(hào)，因?yàn)?BCK/LRCK/OCK 之間的相位關(guān)系不穩(wěn)定。我選擇的Rohm BU9480F音頻 DAC 沒有插值濾波器。
　　DAC 的模擬輸出通過音量進(jìn)行衰減，并通過運(yùn)算放大器 (BurrBrown OPA2353 ) 進(jìn)行緩沖。由于電源電壓低于4伏，不能使用非RRO類型的普通運(yùn)算放大器。當(dāng)任何低壓耳機(jī)放大器可用時(shí)，它比運(yùn)算放大器更適合用于此目的。該項(xiàng)目還使用耳機(jī)線作為 FM 收音機(jī)接收器的天線，因此耳機(jī)插孔必須使用電感器進(jìn)行 RF 浮置?！　≌{(diào)頻收音機(jī)接收器已被大大簡化。該項(xiàng)目中使用的RDA5800C是集成在4x4mm QFN 封裝中的完整 FM 接收器。起初我使用了NS953M FM接收模塊，但靈敏度較差，后來我用RDA5800C替換它，并獲得了良好的靈敏度。調(diào)諧器 IC 的模擬輸出在啟用時(shí)通過寄存器與 DAC 輸出連接，在禁用時(shí)與 DAC 斷開。

　　3. 顯示板圖 3.電路圖
　　顯示電路板
　　照片3和圖3為顯示板。它通過排針堆疊在主板上。板上有一個(gè) OLED 顯示模塊、一個(gè)用于產(chǎn)生 OLED 驅(qū)動(dòng)電壓的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器、一個(gè) LED 和一個(gè)光探測器 (CdS)。光探測器用于控制顯示強(qiáng)度以保持最佳可見度，這是大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備上的常見功能。OLED模組由兩塊無蓋玻璃板組成，厚度僅為1.7毫米。它安裝在電路板上。
　　機(jī)殼
　　該項(xiàng)目使用Takachi PB-1塑料外殼 (75 x 50 x 20mm)。材質(zhì)為透明聚苯乙烯，鉆孔時(shí)容易破裂、碎裂，應(yīng)小心操作。我在外殼內(nèi)部涂上了導(dǎo)電涂料以形成電磁屏蔽。導(dǎo)電涂料有兩種類型。一種是碳基（黑色），另一種是鎳基（深灰色）。第二種似乎電阻更小，電磁屏蔽性能更好。聚苯乙烯外殼涂漆時(shí)，應(yīng)分兩遍或三遍進(jìn)行，以免表面溶解。當(dāng)然，展示窗必須被油漆遮蓋。
　　控制按鈕布置在外殼側(cè)面，以防止意外操作。按鈕開關(guān)有兩種安裝方法，如圖4和圖5所示。
　　軟件
　　DAC 控制
　　軟件 DAC 控制是該項(xiàng)目的主要特點(diǎn)。采樣時(shí)鐘（LRCK）由TC1 的PWM 功能產(chǎn)生。音頻數(shù)據(jù)通過配置為 SPI 模式的 USART1 發(fā)送。當(dāng) LRCK 為低電平時(shí)，左側(cè)樣本被發(fā)送到 DAC，反之亦然。LRCK 的兩個(gè)邊沿上產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的中斷，每個(gè) ISR 從數(shù)據(jù) FIFO 中讀取音頻數(shù)據(jù)，混合蜂鳴聲（如果是聲音）并將其發(fā)送到 USART1。這些后臺(tái)進(jìn)程在 48kHz 采樣率下占用約 4MHz 的 CPU 功率。主進(jìn)程的剩余處理能力約為11MHz。一些CPU寄存器是為后臺(tái)進(jìn)程保留的，因此必須在所有模塊中聲明它。
　　音頻播放器
　　當(dāng)按下“播放”按鈕時(shí)，數(shù)字電源打開，微控制器開始工作。如果上次斷電后卡尚未更換，則會(huì)從中斷的曲目頂部開始播放。音頻文件（曲目）存儲(chǔ)在根目錄下的子目錄（專輯）中。專輯數(shù)量最多為 20 張，每張專輯的曲目數(shù)量最多為 99 首。專輯和曲目按文件/目錄名稱排序。如果專輯中存在播放列表（.m3u/.wpl 文件），則遵循列表順序。
　　播放時(shí)按“播放”按鈕可切換暫停/播放狀態(tài)。NEXT 按鈕跳轉(zhuǎn)到下一首曲目，如果到達(dá)最后一首曲目，則返回到第一首曲目。按住NEXT按鈕0.7秒，跳出專輯并進(jìn)入下一張專輯。PREV 按鈕可跳轉(zhuǎn)到當(dāng)前曲目的頂部，雙擊可跳轉(zhuǎn)上一曲目。
　　在播放過程中，主進(jìn)程必須從存儲(chǔ)卡中讀取音頻數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)到音頻FIFO中。長時(shí)間中斷可能會(huì)導(dǎo)致 FIFO 欠載。任何其他進(jìn)程，例如用戶命令和顯示控制，都會(huì)在 FIFO 已滿時(shí)執(zhí)行。
　　無線電接收器
　　PCM 播放器和 FM 收音機(jī)接收器這兩種功能可通過長按 STOP 按鈕進(jìn)行切換。收音模式下，通過PREV/NEXT按鈕調(diào)諧接收頻率，有兩種調(diào)諧模式。一種是預(yù)設(shè)模式，另一種是自由調(diào)諧模式。調(diào)音模式通過 PLAY 按鈕切換。預(yù)設(shè)頻道可通過存儲(chǔ)卡上的設(shè)置文件進(jìn)行更改。當(dāng)它被更改時(shí)，它被讀取并復(fù)制到 EEPROM 中。
　　PCM 播放器具有 128 x 64 點(diǎn)圖形 OLED 模塊。它還可以顯示漢字字體。然而，漢字字體的數(shù)據(jù)量非常大，無法包含在程序代碼中。漢字字體存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡中，該存儲(chǔ)卡具有無限的空間用于存儲(chǔ)字體數(shù)據(jù)。如果由于任何原因無法讀取字體數(shù)據(jù)，則會(huì)顯示白色塊。
　　照片 4顯示了顯示屏上的布局。專輯名稱（目錄名稱）顯示在其LFN中。藝術(shù)家和標(biāo)題是從 wav 文件中的 INFO 塊中獲取的。如果沒有 INFO 塊，則顯示文件名。要使用在代碼頁 932 (SJIS) 中啟用 LFN 的 FatFs，F(xiàn)atFs 模塊本身至少需要 64K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器。我通過使用一些技巧減小代碼轉(zhuǎn)換表的大小解決了這個(gè)問題。
　　字體圖像按比例間距繪制，可增加字符密度約20%。顯示亮度由環(huán)境光控制。當(dāng)處于口袋或包等黑暗地方時(shí)，OLED 顯示屏?xí)P(guān)閉以減少功耗，但在換軌或任何按鈕上會(huì)亮起。
　　當(dāng)播放器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，微控制器在充電時(shí)通電，并且 LED 緩慢閃爍以指示正在充電。