音乐播放器设计实验报告

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1、实验报告课程名称：数字系统设计实验指导老师：成绩：_____________实验名称：音乐播放器设计实验实验类型：设计型一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求实验目的：（1）掌握音符产生的方法，了解DDS技术的应用；（2）了解AC97音频接口电路的应用；（3）掌握系统“自顶而下”的设计方法。实验要求：（1）可以播放四首乐曲，设置play、next、reset三个按键。按

2、play键播放当前乐曲，按键next播放下一首乐曲。（2）LED0指示播放情况（播放时点亮），LED2和LED3指示当前乐曲序号。2、个性化要求（1）用键盘上的三个按键P、N、Esc控制乐曲的播放。（2）用SVGA显示乐曲的播放波形。二、实验内容和原理本次实验共可分成mcu、song_reader、note_player、codec_conditioner和ac97_if五个子模块。如下图：1、mcu模块接受按键信息，通知song_reader模块是否要播放（play）及播放哪首乐曲（song）。2、son

3、g_reader模块根据mcu的要求，逐个取出音符{note，duration}送给note_player模块播放，当一首乐曲播放完毕，回复mcu模块乐曲播放结束信号（song_done）。3、note_player模块接收到需播放的音符，在音符的持续时间内，以48Hz速率送出该音符的正弦波样品给AC97音频接口模块。当一个音符播放结束，向song_reader模块发送一个note_done脉冲索取新的音符。4、codec_conditioner、ac97_if模块负责与AC97音频系统接口工作。另外，按键

4、处理模块完成输入同步化、防颤动和脉宽变换等功能。设计原理：1、主控制模块mcu的设计根据设计要求，模块mcu的工作流程图如下图所示。系统复位后经RESET状态初始化后进入WAIT状态等待按键输入或乐曲播放结束应答，若有按键输入则转入相应的按键处理状态（NEXT或PLAY），若一曲播放结束则进入结束播放END状态。2、乐曲读取模块song_reader的设计结构框图如下图所示，地址计数器为5位二进制计数器，其中note_done为计数允许输入，状态q为song_rom的低5位地址，song[1:0]为song

5、_rom高两位地址。当地址计数器出现进位或duration为0时，表示乐曲结束，应输出一个时钟周期宽度的高电平脉冲信号song_done。song_reader控制器的算法流程图暂略。由于从song_rom中读取数据需要一个数据周期，所以在流程图中插入NEXT_NOTE转态，目的是延迟一个时钟周期输出new_note信号，以配合song_rom的读取要求。3、音符播放模块note_player的设计note_player的结构框图如下图所示：note_player控制器负责与song_reader模块接口，

6、读取音符信息，并根据音符信息从FrequencyROM中读取相位增量step_size送给DDS子模块sine_reader。另外，note_player控制器还需要控制音符播放时间。音符定时器为6位二进制计数器，beat、time_clear分别为使能、清0信号，均为高电平有效。定时时间为音符的长短（duration_to_load个beat周期），timer_done为定时结束标志。子模块sine_reader的功能及就是利用DDS技术产生正弦样品，其原理框图如下所示：由于SineROM只给出四分之一周

7、期的正弦样品，所以地址或数据也需要进行相应的处理，可以直接根据下图设计地址处理器和数据处理器。三、主要仪器设备XUPVirtex-IIPro开发系统、ISE9.2、ModelSim6.0C四、实验数据记录与处理各模块仿真结果如下所示：1、mcu：RESET:000WAIT:001END:010NEXT:011PLAY:100以state为核心综合分析，首先置为RESET状态，下个时钟周期置为WAIT，play_button置0后状态变为PLAY，之后又是WAIT……按照波形分析过去，发现和流程图是一致的，仿

8、真正确。2、song_reader：先观察整体，再取几小段观察，着重分析state、new_note、song_done等波形，可以发现是符合要求的。3、sine_reader：首先观察曲线是否是和step_size有关的正弦曲线，这一点是满足的。然后将uut中的信号也添加进去，从中抽查一些小段，看sample、sample_out、rom_addr是否满足要求。这才能够初步判断波形正确。4、note_playe