基本設(shè)計是根據(jù)上述背景確定的，其主要特點是：
　　音頻格式：未壓縮的 LPCM（RIFF WAVE 文件）
　　存儲介質(zhì)：MicroSD存儲卡
　　顯示屏：Grachics OLED
　　收音機：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)動音頻 DAC。為了實現(xiàn)這一點，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 端口和定時器中斷來驅(qū)動音頻 DAC。
　　DAC 的模擬輸出通過模擬量進行衰減，饋送到緩沖放大器并通過耳機插孔輸出。衰減也可以在 DAC（數(shù)字衰減）之前完成，但會降低正常音量下的 SNR，因為無論信號電平如何，DAC 生成的噪聲電平（熱噪聲和量化誤差）都是恒定的。為了避免這個問題，DAC 采用滿量程驅(qū)動，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)置于機箱中的，無法輕易更換。當然，板上需要一個電池管理器。鋰聚合物電池是一種敏感的化學設(shè)備，必須按照正確的設(shè)計使用，否則可能會導致冒煙、火災或爆炸。
　　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。

　　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 LDO 穩(wěn)壓器分配。數(shù)字電源提供給微控制器、存儲卡和顯示板。模擬電源提供給 DAC 和無線電接收器。兩個域的電源分開的原因是為了使模擬電路免受存儲卡產(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立于微控制器的充電控制IC BQ2057C完成。
　　該項目使用 Atmel ATmega644P微控制器，內(nèi)置 64K 字節(jié)閃存和 4K 字節(jié) RAM。3.3V 時的最大時鐘速率為 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 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 過采樣時鐘 (OCK)，因此很難將此類 DAC 與通用串行接口一起使用。當可以生成 OCK 時，DAC 將不接受軟件生成的數(shù)字音頻信號，因為 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行衰減，并通過運算放大器 (BurrBrown OPA2353 ) 進行緩沖。由于電源電壓低于4伏，不能使用非RRO類型的普通運算放大器。當任何低壓耳機放大器可用時，它比運算放大器更適合用于此目的。該項目還使用耳機線作為 FM 收音機接收器的天線，因此耳機插孔必須使用電感器進行 RF 浮置。　　調(diào)頻收音機接收器已被大大簡化。該項目中使用的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通過寄存器與 DAC 輸出連接，在禁用時與 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 OLED 顯示模塊、一個用于產(chǎn)生 OLED 驅(qū)動電壓的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器、一個 LED 和一個光探測器 (CdS)。光探測器用于控制顯示強度以保持最佳可見度，這是大多數(shù)移動設(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。
　　機殼
　　該項目使用Takachi PB-1塑料外殼 (75 x 50 x 20mm)。材質(zhì)為透明聚苯乙烯，鉆孔時容易破裂、碎裂，應小心操作。我在外殼內(nèi)部涂上了導電涂料以形成電磁屏蔽。導電涂料有兩種類型。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，應分兩遍或三遍進行，以免表面溶解。當然，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 控制是該項目的主要特點。采樣時鐘（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 LRCK 為低電平時，左側(cè)樣本被發(fā)送到 DAC，反之亦然。LRCK 的兩個邊沿上產(chǎn)生兩個獨立的中斷，每個 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。這些后臺進程在 48kHz 采樣率下占用約 4MHz 的 CPU 功率。主進程的剩余處理能力約為11MHz。一些CPU寄存器是為后臺進程保留的，因此必須在所有模塊中聲明它。
　　音頻播放器
　　當按下“播放”按鈕時，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，則會從中斷的曲目頂部開始播放。音頻文件（曲目）存儲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，跳出專輯并進入下一張專輯。PREV 按鈕可跳轉(zhuǎn)到當前曲目的頂部，雙擊可跳轉(zhuǎn)上一曲目。
　　在播放過程中，主進程必須從存儲卡中讀取音頻數(shù)據(jù)并將其存儲到音頻FIFO中。長時間中斷可能會導致 FIFO 欠載。任何其他進程，例如用戶命令和顯示控制，都會在 FIFO 已滿時執(zhí)行。
　　無線電接收器
　　PCM 播放器和 FM 收音機接收器這兩種功能可通過長按 STOP 按鈕進行切換。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。預設(shè)頻道可通過存儲卡上的設(shè)置文件進行更改。當它被更改時，它被讀取并復制到 EEPROM 中。
　　PCM 播放器具有 128 x 64 點圖形 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。漢字字體存儲在存儲卡中，該存儲卡具有無限的空間用于存儲字體數(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。當處于口袋或包等黑暗地方時，OLED 顯示屏會關(guān)閉以減少功耗，但在換軌或任何按鈕上會亮起。
　　當播放器處于關(guān)閉狀態(tài)時，微控制器在充電時通電，并且 LED 緩慢閃爍以指示正在充電。