Construisez vous-même votre Lecteur MP3 : le premier lecteur MP3 en Kit en France !!!

Le format MP3 est omniprésent dans tous les systèmes audio d’aujourd’hui. Certes, suivant le taux de compression et l’algorithme utilisé, les audiophiles pourraient constater un affaiblissement des aiguës. Mais pour la majorité des utilisations en diffusion, ce format est bien souvent l’idéal, notamment pour le faible encombrement des fichiers, ce qui permet des lectures de grandes durées. Par exemple, sur un CD ROM de 700Mo on placera environ 12h de musique différente (comme si vous mettiez vos 12 albums préférés sur un seul CD) ! La capacité devient énorme dès lors qu’on utilise un disque dur, créant alors un véritable juke-box.

Pour réaliser un lecteur MP3, nous devons utiliser plusieurs éléments distincts :

Un support d’information, lecteur CD ROM ou disque dur, un microcontrôleur donnant les ordres au sous-ensembles, un composant décodeur du format MP3 et un convertisseur numérique vers analogique.

Autour de ces éléments viennent se greffer des interfaces tels qu’un afficheur LCD et un clavier de contrôle.

Rentrons un peu dans le schéma. Le cœur du système est un microprocesseur de la famille PIC18 de Microchip, un PIC18F452. Ce processeur contient de nombreuses broches d’entrées/sorties, 32ko de mémoire flash pour y stocker le programme, 1,5ko de RAM et 256 octets d’EEPROM. Il tourne à 10MIPS (Millions d’instructions par seconde).

Le principe de fonctionnement est le suivant : Les données sont lues sur le CD ROM ou le disque dur à travers le port IDE puis bufferisées dans la mémoire RAM IC3. Il est nécessaire de stocker dans ce buffer quelques secteurs de données pour permettre au processeur d’accéder à l’interface utilisateur (clavier, afficheur, récepteur infrarouge …). En effet, les temps d’accès aux données du disque dur ou CD ROM sont beaucoup plus longs que les accès à la RAM. Cela évite tout risque de décrochage audio. Les informations sont ensuite transmises au décodeur spécialisé MAS3507D IC4 de Micronas chargé de décompresser les données pour les envoyer à son tour au convertisseur numérique vers l'analogique, au DAC3550A IC5 du même constructeur.

Après un filtrage de sortie, le son arrive finalement aux connecteurs SL5 et 6 correspondants à la voie gauche et droite. Une sortie casque est également prévue sur le connecteur SL7.

Tournons nous maintenant sur l’interface humaine. Nous avons prévu plusieurs interfaces pour communiquer entre l’utilisateur et le lecteur.

Tout d’abord l’afficheur LCD. Le programme a été écrit pour un afficheur 2 lignes de 20 caractères, mais extensible à un afficheur 4 lignes de 20 caractères. Vous pourrez visualiser les noms et titres du morceau en écoute ainsi que les valeurs des paramètres de réglages. Vous pouvez choisir toutes sortes de taille, de couleur avec ou sans retro-éclairage.

Le clavier est constitué de 8 touches multifonctions, ce qui signifie que chaque touche possède plusieurs fonctions suivant le contexte d’utilisation. Là aussi, vous pouvez utiliser toutes les formes de touches ou toutes les dispositions que vous souhaitez. Vous devez seulement respecter le câblage. (voir tableau)

Le capteur infrarouge reçoit les ordres d’une télécommande au standard SONY. Vous commanderez ainsi les fonctions de base : Lecture, stop, morceau suivant ou précédent.

La liaison RS232 quant à elle, sert à la mise à jour du logiciel grâce au logiciel fournit (à télécharger sur le site www.wskit.com <http://www.wskit.com/>) et dans une évolution future, à contrôler ce lecteur à distance.

L’EEPROM sert à stocker le Jingle de démarrage, à sauvegarder les playlists et à certains paramètres systèmes.

Réalisation :
Le circuit imprimé est en double face à trous métallisés. Il n’est donc pas réalisable par un amateur car l’outillage nécessaire est bien trop onéreux. Comme à l’accoutumé, vous pourrez vous procurer les éléments de cette réalisation sur le site www.wskit.com <http://www.wskit.com/>. La difficulté majeure de cette construction réside dans le soudage des 2 composants CMS. Les pattes sont très petites et un fer à souder avec une toute petite panne est indispensable.

Faites un étamage des pattes des 2 CMS (2x44=88 pattes en tout). Placez le CMS correctement sur son empreinte sur le circuit imprimé en essayant de le centrer le mieux possible, et surtout dans le bon SENS ! Une fois centré, soudez 1 patte sur un des coins et l'autre sur le coin opposé afin de le fixer. A ce stade, il est encore possible d'ajuster le centrage et de vérifier une dernière fois qu'il est bien dans le bon SENS. Dernière étape, appuyez sur chaque patte (étamée auparavant) avec votre fer. Si 2 pattes se touchent à cause d'un pont d'étain, n'utilisez surtout pas une pompe à dessouder mais de la tresse en utilisant un fer plus chaud.

Munissez-vous d’une loupe pour contrôler les soudures.

Tous les autres composants ne posent aucun problème particulier. N’hésitez pas à utiliser des supports de circuits intégrés.

Vous pouvez utiliser une alimentation de type PC AT ordinaire pour alimenter la carte et le lecteur de CD ROM et/ou le disque dur mais vous pouvez aussi utiliser un boîtier externe de lecteur de CD ROM dans lequel se trouve une petite alimentation. La place est suffisante pour installer un disque dur et le circuit.

Mise en oeuvre :

A - La source de données :

Vous pouvez utiliser le lecteur MP3 suivant trois modes en branchant :
- Un lecteur CD-ROM, configuré en maître.
- Un disque dur formaté en FAT32, configuré en esclave.
- Un lecteur CD-ROM ET un Disque Dur sur la même nappe IDE, les deux étant configurés comme décrit ci-dessus.

Lecteur CD-ROM :
- Graver votre CD-ROM de MP3 (peu importe s'il y a des répertoires)
- Configurer le lecteur CD en maître et raccordez-le, par la nappe IDE.
- Branchez un câble audio de la sortie analogique du lecteur à l'entrée AUX.

Disque dur :
- Formatez le disque dur en 1 seule partition principale, en FAT32.
- Transférez tous vos fichiers MP3 dans des répertoires par rapport à la racine : Seul le titre des morceaux s'affichera sur l'écran LCD et non le tag ID3. Le classement se fait par albums, c'est-à-dire qu’un répertoire correspond à un album. Il ne doit donc pas y avoir de fichiers MP3 à la racine, mais uniquement des répertoires, ces derniers n’ayant pas de sous-répertoires (1 profondeur). Il n'est pas indispensable de défragmenter le disque dur.

- Une fois terminé, branchez votre disque dur en esclave.

Si votre disque dur est neuf, utilisez la commande FDISK sous DOS pour créer une partition principale. Utilisez ensuite la commande FORMAT pour formater cette partition. Il est important de répondre YES à la question « Enable Support For Large Disks » afin de la formater en FAT32 (sinon FAT16).
Sous Windows 2000 ou Win XP, utilisez un utilitaire de type SwissKnife (freeware) car Microsoft n’a pas jugé utile de fournir cet utilitaire pour des disques supérieurs à 32Go !

B - Configuration de l'EEPROM et du Jingle :

L’EEPROM et le microcontroleur sont livrés programmés. Il n’y a donc rien à faire sur ces composants.

Dès son lancement, le programme configure l'EEPROM (niveau du volume, grave et aiguë par défaut, mode autoplay, Jingle (ON/OFF) ...

Il ne vous reste plus qu’à loger tout cela dans la boîte de votre choix (boîtier maison, dans la voiture, dans votre studio …) et vous délecter de vos œuvres.

1 - Schéma du montage


Circuit imprimé



Implantation des composants



Spécifications :
- Lecteur CD-MP3, CD audio (CD-DA) et HD-MP3 audio autonome : possibilité de connecter soit un disque dur, soit un lecteur CD-ROM, soit les 2 à la fois.
- Lit les fichiers MPEG1, 2 layer 2,3 Audio (MP2 et MP3) sur CD-ROM IDE ATAPI et/ou Disque Dur IDE (512Mo à 137Go).
- Reproduit tous les MP3 à TOUS les taux d’échantillonnage, de 8 à 320Kbits/s (testés) ainsi que les VBRs.
- Sortie ligne et sortie casque
- Entrée AUX.
- Supporte FAT32 et ISO9660 extension JOLIET.
- Supporte les noms courts et longs (jusqu'à 255 caractères).
- Cherche tous les MP3 dans tous les répertoires (CD), limité à un sous-répertoire (HDD).
- Réglage numérique du volume, grave et aiguë.
- Sauvegarde des paramètres en EEPROM.
- Autoplay et Jingle de démarrage.
- Affichage LCD 2x20 : scrolling du nom des fichiers, temps, barre de progression.
- Clavier 8 touches.
- Contrôle par télécommande IR SIRCS12/15 de Sony (disque dur uniquement)
- Contrôle par le PC par le port série (Lecture, Stop, Suivant, Précédent).
- Un seul soft pour piloter le mode CD et le mode HD
- Possibilité de mise à jour par le port série…

A propos du MP3 :
Le MP3 (MPEG Layer III) est un format de fichier audio qui compresse les fichiers sonores jusqu'à 1/96ème de leur taille d'origine. Les données susceptibles de ne pas être perçues par l'oreille humaine telles que les ultrasons, les infrasons et les sons proches ou se chevauchant sont supprimés. Plus la compression sera forte et plus la qualité du son se dégradera. La compression MP3 est dite «destructive». Il n’est donc pas possible de retrouver la qualité du son original car des données sont enlevées du fichier.

Cette compression sonore permet à un fichier MP3 d'occuper beaucoup moins de place sur un système de stockage tel qu’un disque dur ou un CD ROM.

Caractéristiques de l'audionumérique :

Qualité son	Bande passante	Mode	Bitrate	Ratio	Taille
Téléphone	2,5kHz	mono	8kbps	96:1	60ko/mn
Ondes courtes	4,5kHz	mono	16kbps	48:1	120ko/mn
Radio AM	7,5kHz	mono	32kbps	24:1	240ko/mn
Radio FM	11kHz	stéréo	64kbps	24:1	480Mo/mn
Proche CD	15kHz	stéréo	96kbps	16:1	720ko/mn
CD	22kHz	stéréo	128kbps	12:1	960ko/mn
CD	22kHz	stéréo	192kbps	9:1	1,47Mo/mn
CD	22kHz	stéréo	256kbps	6:1	1,92Mo/mn
CD	22kHz	stéréo	320kbps	4:1	2,40Mo/mn
Wav	22kHz	stéréo	1.410kbps	1:1	10,58Mo/mn

Sur 1Go on place :
1h40 de sons stéréo non compressé
7h00 de sons MP3 à 320kbits/s
17h30 de sons MP3 à 128kbits/s.
35h de sons MP3 à 64kbits/s.
Sur 200Go on enregistre environ 9 mois de son MP3 à 64kbits/s !

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