
vs1053_mp3模块用户手册.pdf
11页VS1053 MP3 模块用户手册 User Manual 高性能音频编解码模块 用户手册 修订历史 版本日期原因 V1.002013/11/12第一次发布 用户手册 www.alientek.co m 1 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 1.特性参数 VS1053 MP3 MODULE 是一款高性能音频编解码模块,该模块 采用 VS1053B 作为主芯 片,支持:MP3/WMA/OGG/WAV/FLAC/MIDI/AAC 等音频格式的 解码,并支持:OGG/WAV 音 频格式的录音,支持高低音调节以及 EarSpeaker 空间效果设置, 功能十分强大 模块通过 SPI 接口与外部单片机通信,模块可以直接与 3.3V 单片机系统连接,通过串 电阻的方式(详见后文),也可以方便的与 5V 单片机系统连接模块自带稳压芯片,外部 仅 需提供 5V/3.3V 电压即可,使用非常方便,该模块各参数如表 1.1、表 1.2 和表 1.3 所示: 项目说明 接口特性3.3V(串电阻后,可与 5V 系统连接) 解码格式MP3、OGG、WMA、WAV、MIDI、AAC、FLAC(需要加载 patch) 编码格式WAV(PCM/IMA ADPCM)、OGG(需要加载 patch) 对外接口1 路 3.5mm 耳机接口、1 路 3.5mm LINE IN 接口、IIS 接口、供电及控制接口 板载录音支持 其他特性音量控制、高低音控制、EarSpeaker 空间效果、解码时间输出 模块尺寸34mm*52.6mm 表1.1 ATK-VS1053 MP3模块基本特性 项目说明 DAC 分辨率18 位 总谐波失真(THD)0.07%(Max) 动态范围(A-加权)100dB 信噪比94dB 通道隔离度(串扰)80dB@600Ω+GBUF53dB@30Ω+GBUF 咪头(MIC)放大增益26dB 咪头(MIC)总谐波失真0.07%(Max) 咪头(MIC)信噪比70dB LINE IN 信号幅度2800mVpp(Max) LINE IN 总谐波失真0.014%(Max) LINE IN 信噪比90dB LINE IN 阻抗80KΩ 表1.2 ATK-VS1053 MP3模块模拟电路特性 项目说明 工作电压DC3.3V/5.0V(推荐 5.0V 供电) 工作电流15mA~40mA Voh2.31V(Min) Vol0.99V(Max) Vih1.26V(Min) Vil0.54V(Max) 表1.3 ATK-VS1053 MP3模块电气特性 用户手册 1 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 2.使用说明 2.1 模块简介 VS1053 MP3 模块一款高性能音频编解码模块,该模块接口 丰富、功能完善,仅需提供电源 (3.3V/5.0V),即可通过单片机(8/16/32 位单片机均可)控 制模块实现音乐播放,或者录音等功能 -VS1053 MP3 模块不但外观漂亮,而且功能齐全、接口丰富, 模块尺寸为 34mm*52.6mm,并带 有安装孔位,非常小巧,并且利于安装,可方便应用于各 种设计。
VS1053 MP3 模块板载资源如下: ◆高性能编解码芯片:VS1053B ◆ 1 个 LINE IN/MIC 选择接口 ◆ 1 个咪头 ◆ 1 个电源指示灯(蓝色) ◆ 1 个 1.8V 稳压芯片 ◆ 1 个 3.3V 稳压芯片 ◆ 1 路 IIS 输出接口 ◆ 1 路电源及 SPI 控制接口 ◆ 1 路 3.5mm LINE IN 接口,支持双声道输入录音 ◆ 1 路 3.5mm 音频输出接口,可直接插耳机 ATK-VS1053 模块采用高准设计,特点包括: 板载 VS1053B 高性能编解码芯片,支持众多音频格式解码,支持 OGG/WAV 编码 用户手册 2 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 板载 3.5mm 耳机插口,可直接插入耳机欣赏高品质音乐; 板载咪头(MIC),无需外部麦克风,即可实现录音; 板载 IIS 输出,可以接外部 DAC,获得更高音质; 板载电源指示灯,上电状态一目了然; 采用国际 A 级 PCB 料,沉金工艺加工,稳定可靠; 采用全新元器件加工,纯铜镀金排针,坚固耐用; 人性化设计,各个接口都有丝印标注,使用起来一目了然;接口位置设计安排合理, 方 便顺手。
PCB 尺寸为 34mm*52.6mm,并带有安装孔位,小巧精致; 2.2 模块引脚说明 VS1053 MP3 模块总共有 3 组排针:P1、P2 和 P3,均采用纯铜镀金排针,2.54mm 间距,方便与外部设备连接 P1 排针为模块的供电与通信接口,采用 1*10P 排针,各引脚详细描述如表 2.2.1 所示: 序号名称说明 1GND地 25V5V 供电口,只可以供电 33.3V3.3V 供电口,当使用 5V 供电的时候,这里可以输出 3.3V 电压给外部使用 4XCS片选输入(低有效) 5XDCS数据片选/字节同步 6SCKSPI 总线时钟线 7SISPI 总线数据输入线 8SOSPI 总线数据输出线 9DREQ数据请求 10RST复位引脚(硬复位,低电平有效) 表 2.2.1 供电与通信接口 P1 口各引脚功能表 用户手册 3 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 P2 排针为模块的 IIS 输出接口,采用 1*5P 排针,各引脚详细描述如表 2.2.2 所示: 序号名称说明 1MCLK主时钟 2DIN数据输出 3SCLK位时钟 4LRCK帧时钟 5GND地 表 2.2.2 IIS 接口 P2 口各引脚功能表 P3 排针为 LINE IN/MIC 选择接口,采用 1*2P 排针,各引脚详细描述如表 2.2.3 所示: 序号名称说明 1MIC咪头正极信号 2MICP/LINE1咪头正极输入/线路输入 1 表 2.2.3 LINE IN/MIC 选择接口 P3 口各引脚功能表 2.3 模块使用说明 2.3.1SPI 通信 VS1053 MP3 模块通过 SPI 接口与外部控制器连接,VS1053(即本模块)的控制 以及音频数 据,都是通过 SPI 接口,VS1053 通过 7 根信号线同控制器,分别是:RST、XCS、 XDCS、 SI、SO、SCK 和 DREQ。
其中 RST 是 VS1053 的复位控制线,低电平有效DREQ 是数据请求 线,用于通知控制器,VS1053 是否可以接收数据SI(MOSI)、SO(MISO)、SCK 则是 VS1053 的 SPI 通信接口,他们在 XCS 和 XDCS 的控制下执行不同的数据通信 VS1053 的 SPI 支持两种模式:1,VS1002 有效模式(即新模式)2,VS1001 兼容模式 这里我们仅介绍 VS1002 有效模式(此模式也是 VS1053 的默认模式)表 2.3.1.1 是在新模 式 下 VS1053 的 SPI 信号线功能描述: SDISCI描述 XDCSXCSSDI/SCI 片选信号,低电平有效高电平强制 SPI 进入 Standby 模式,结束当前 操作,且SO变为高阻态如果SM_SDISHARE位设置为1,则不使用XDCS, 而有 XCS 内部反相后代替 XDCS不过不推荐这种设置方式 SCK串行时钟输入SCK 在传输的时候可以被打断,但是必须保持 XCS/XDCS 低电 平不变,否则传输将中断 SI串行数据输入在片选有效的情况下,SI 在 SCK 的上升沿处采样所以,MCU 必须在 SCK 的下降沿上更新数据。
SO串行数据输出在读操作时,数据在 SCK 的下降沿从此引脚输出,在写操作时 为高阻态 表 2.3.3.1 VS1053 在 VS1002 有效模式下 SPI 信号线的功能 VS1053 的 SPI 数据传送,分为 SDI 和 SCI,SDI 用来传输数据,SCI 用于传输命令SDI 数据传输非常简单,就是标准的 SPI 通信,不过 VS1053 的数据传输都是通过 DREQ 控制到 , 用户手册 4 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 主机必须在判断 DREQ 有效(高电平有效)后,才可以发送数据,每次可以发送 32 字节 这里我们重点介绍一下 SCISCI 串行总线命令接口包含了一个指令字节、一个地址字 节 和一个 16 位的数据字读写操作可以读写单个寄存器,在 SCK 的上升沿读出数据位,所 以主机必须在下降沿刷新数据SCI 的字节数据总是高位在前低位在后的第一个字节指 令 字节,只有 2 个指令,也就是读和写,读指令为:0X03,写指令为:0X02 一个典型的 SCI 读时序如图 2.3.3.1 所示: 图 2.3.3.1 SCI 读时序 从图 2.3.3.1 可以看出,向 VS1053 读取数据,通过先拉低 XCS,然后发送读指令(0X03), 再发送一个地址,最后,我们在 SO 线(MISO)上就可以读到输出的数据了。
而同时 SI(MOSI) 上的数据将被忽略看完了 SCI 的读,我们再来看看 SCI 的写时序,如图 2.3.3.2 所示: 图 2.3.3.2 SCI 写时序 图 2.3.3.2 中,其时序和图 2.3.3.1 基本类似,都是先发指令,再发地址不过写时序中, 我们 的指令是写指令(0X02),并且数据是通过 SI 写入 VS1053 的, SO 则一直维持低电 平另 外,在图 2.3.3.1 和图 2.3.3.2 中,DREQ 信号上都产生了一个短暂的低脉冲,也就是 执行时间这个不难理解,我们在写入和读出 VS1053 的数据之后,它需要一些时间来处理 内部的事情,这段时间,是不允许外部打断的,所以,我们在 SCI 操作之前,最好判断一 下 DREQ 是否为高电平,如果不是,则等待 DREQ 变为高 了解了 VS1053 的 SPI 读写,我们再来看看 VS1053 的 SCI 寄存器 2.3.2SCI 寄存器 VS1053 总共有 16 个 SCI 寄存器,通过这些寄存器实现对 VS1053 的各种控制,VS1053 的所有 SCI 寄存器如表 2.3.2.1 所示: 用户手册 5 VS1053 MP3 模块用户手册 高性能音频编解码模块 SCI 寄存器 寄存器类型复位值缩写描述 0X00RW0X0800MODE模式控制 0X01RW0X003CSTATUSVS1053 状态 0X02RW0X0000BASS内置高低音增强器 0X03RW0X0000CLOCKF时钟频率+倍频数 0X04RW0X0000DECODE_TIME解码时间 0X05RW0X0000AUDATA各种音频数据 0X06RW0X0000WRAMRAM 写/读 0X07RW0X0000WRAMADDRRAM 写/读的基址 0X08R0X0000HDAT0流头数据 0 0X09R0X0000HDAT1流头数据 1 0X0ARW0X0000AIADDR用户代码起始地址 0X0BRW0X0000VOL音量控制 0X0CRW0X0000AICTRL0应用控制寄存器 0 0X0DRW0X0000AICTRL1应用控制寄存器 1 0X0ERW0X0000AICTRL2应用控制寄存器 2 0X0FRW0X0000AICTRL3应用控制寄存器 3 表 2.3.2.1 SCI 寄存器 这些寄存器,我们不一一介绍,仅介绍几个重要的寄存器。
首先是 MODE 寄存器,该寄存器用于控制 VS1053 的模式,是最关键的寄存器之一, 该寄存器的复位值为 0x0800,其实就是默认设置为新模式表 2.3.2.2 是 MODE 寄存器 的 各位描述: 位名称功能值说明 差分 0正常的同相音频 0SM_DIFF 1左通道反相 1SM_LAYER1。












