ARM Cortex-M3 LM3S1138实现嵌入式网络播放系统
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2020-10-26
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ARM Cortex-M3 LM3S1138实现嵌入式网络播放系统实现嵌入式网络播放系统
针对一般嵌入式播放系统无网络功能，提出一种网络播放系统硬件平台设计方案。该方案采用ARM Cortex-M3
构架的LM3S1138作为主控制器，以USB控制器CH375、网络器件ENC28J60和音频解码器VSl003作为外围器
件，采用μC／OS作为操作系统。并给出系统软件的设计方法，包括设备驱动程序设计和应用程序设计。通过测
试，该系统能流畅下载和播放网络歌曲，并能广泛应用于家电产品、车栽电子产品和公共广播场所。
摘要：摘要：针对一般嵌入式播放系统无网络功能，提出一种
随着网络应用的普及，为普通嵌入式系统增加网络功能，能更好满足消费者对网络资源的需求。这里采用基于ARM
Cortex-M3的微控制器LM3S1138实现一种具备网络功能的播放终端系统，该系统不仅具有良好的播放效果，还可从网络音乐
服务器上点播音乐并实时播放。
1 网络播放系统的设计方案网络播放系统的设计方案
该网络播放系统由服务器、用户终端和音响设备组成。其中，服务器通过以太网提供音乐资源，用户终端通过网络下载音
频数据再实现音频解码，音响设备实现音乐播放。图1给出该系统设计框图。
该系统设计采用基于ARM Cortex-M3的控制器LM3Sll38作为主控制器。该控制器改进了代码密度，减少中断延时，实现
Thumb-2指令集，并具有更低功耗，适用于嵌入式微处理器；网络模块采用以太网控制器ENC602J28；音频编解码器采用
VSl003，该器件拥有自主产权的DSP处理器核，具有高性能、低功耗等特性；并采用USB总线接口器件CH375扩展存储模
块。支持海量存储。
将嵌入式实时操作系统μC／OS-II移植到主处理器上，实现多任务的调度管理。系统工作时，通过操作播放器上的配置按
钮，设置服务器和用户终端的相关网络配置，点击播放器中的连接按钮，发送连接服务器请求，服务器收到用户终端的连接请
求，验证终端帐号正确后开始网络连接，向用户传送点播的资源列表，用户终端在播放器界面显示列表，此时，用户可以选择
点播的歌曲，然后将音乐文件下载到存储设备中，下载完毕后，服务器关闭网络连接，播放器就可播放已下载歌曲。
2 系统硬件模块设计系统硬件模块设计
2．．1 以太网接口以太网接口
ENC28J60是独立的以太网控制器，采用业界标准的SPI串行接口，具有10 Mb／s SPI接口，符合IEEE802．3协议，内
置10 Mb／s以太网物理层器件(PHY)及介质访问控制器(MAC)。另外，它还具有可编程8 KB双端口SRAM缓冲器，此缓冲存储
器具有灵活可靠的数据管理机制，以高效方式进行信息包的存储、检索和修改，以减轻主控器件的内存负荷。
图2为网络接口硬件连接示意图。ENC28J60通过SPI总线实现与LM3Sll38的数据传输，CS为片选信号，SCLK为时钟信
号，MOSI／MISO为数据传输串口。此外，ENC28J60还与网络变压器HR901l70A相连，引出刚45接口。
2．．2音频接口音频接口
VSl003音频编解码器为VSl0XX系列第3代产品，包括MP3／WMA／MIDI解码和ADPCM编码2个单器件。其内置有高性
能、低功耗的DSP处理核(VSDSP)，工作内存，可供用户程序使用的5．5 KB RAM，串行SPI总线接口，高质量的采样频率可
调的过采样D／A转换器以及16位的过采样A／D转换器。图3为音频编解码器模块硬件连接示意图，VSl003采用SPI总线与
LM3Sll38实现通信。其中，SCLK为输入时钟，CS为片选信号，MOSI／MISO为数据串口，Demand为命令有效信
号，VSl003外接音频输出设备。
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