我花15个月，做了块STM32学习板！实现20+功能！

工程名称：Muse Cube : STM32掌上终端/mp3

工程作者：dydcyy

前言

今天逛开源广场，看到一个【很适合单片机小白练手】的开源项目。

这，是一个掌上终端，也是一个STM32学习板！它有20+功能……

——如果你想用STM32，做一个完整项目。

——如果你想锻炼自己的资源整合能力——比如将一个192KB RAM里塞进RTOS+GUI+音频解码+模拟器

那这个项目，会非常适合你参考学习~

下文会介绍一下它的具体功能，再分享硬件/软件设计方案！文末还会附上开源网址，方便你深入了解学习！

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功能&亮点

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• 高品质音乐：DAC最高32bit/192kHz解码+独立供电+低抖动晶振，声音干净，支持多种无损格式，通过3.5mm耳机/双扬声器播放

• 外置解码：连接手机或电脑，可充当USB解码耳放，提升音质

• 内置NES模拟器：能玩马里奥、魂斗罗……

• 支持TXT阅读，能看新闻，小说等文本

• 支持播放视频、浏览图片、播放像素画等

• 支持倒计时、番茄钟、闹钟、桌面时钟

• 可以当电脑副屏

• 能查看代码

• 有单词卡，每天学N个单词

• 支持课表

• 能模拟鼠标/键盘/手柄

• 有备忘录功能，可实时记录事件

• 轻量主机：可读取、拷贝 U 盘文件，支持串口调试，无电脑时可应急。

• 便携：8×5×2.2 cm，可轻松装入口袋

• 3大接口：USB-C、3.5mm 耳机孔、TF 卡槽，充电/听歌/扩容均方便

• 1.54 英寸IPS屏：240分辨率

• 续航一天：2000mAh电池，音乐播放/桌面常亮可支撑一天

• Switch同款摇杆，玩小游戏/模拟鼠标时体验更好

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硬件设计方案

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电路部分，作者用嘉立创EDA设计了一块6层板：

原理图

PCB图

硬件参数：

• 主控：STM32F405

• 板载 flash：w25q128 (16MB)

• 扬声器运放：MAXIM（现为 ADI）的MAX98357A×2

• 耳机运放：ESSTechnology的es9018k2m+es9601k组合

• DAC 晶振：EPSON的38.4MHz TCXO

• 电源：电源管理、DCDC、LDO、模拟开关、负载开关、限流配电开关，均选用TI的合适元件

• 电路保护：在接口处使用ESD/TVS保护元件

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软件设计方案

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5.1 软件架构图

5.2 开发环境

• 集成开发环境：Keil5

• 编译器：ARM Compiler 5

• 底层驱动：STM32 标准库

5.3 系统架构

• 程序划分：分为引导加载程序（Bootloader）与主程序两部分。

• 引导加载程序：占用前 64 KB ROM 空间，借助 CherryUSB 的 UF2 协议实现 USB 拖拽式固件更新。

• 主程序：紧随引导加载程序存放。

• 实时操作系统：FreeRTOS，负责任务调度。

• 图形界面库：LVGL。

• 内存管理：基于 TLSF 算法，动态管理 80 KB 普通 RAM 与 64 KB CCM RAM。

• 系统时钟节拍：由 SysTick 定时器统一为 FreeRTOS 与 LVGL 提供。

• 程序监控：独立看门狗（IWDG），防止程序卡死或跑飞。

5.4 外设与信号处理

• 定时器：TIM8（LCD 背光亮度调节）；TIM2（RTOS 运行状态监测定时器）。

• 随机数与时钟：RNG 随机数发生器；实时时钟（RTC）支持公历转农历。

• 屏幕与输入：42 MHz SPI + DMA；拼音输入法（查表）。

• 模拟信号采集：8 路 ADC + DMA（摇杆、Type-C CC 引脚、电池电压）。

5.5 存储与文件系统

• Flash 存储 (W25Q128)：8 MB FlashDB（键值+时序数据），剩余字库存储。

• TF 卡存储：24 MHz 四线 SDIO + DMA，最高 32 GB，FatFS。

5.6 音频处理

• I2S2 + DMA 音频输出，模拟开关切换扬声器/耳机 DAC。

• I2C1 控制 ES9018K2M。

• 音频解码库：libhelix-aac、libhelix-mp3、libfoxenflac、libdemac。

• 支持格式：WAV、MP3、FLAC、AAC、APE。

5.7 USB 功能

• 主从模式识别与切换：Type-C CC 引脚上下拉切换与电压检测。

• 协议栈：CherryUSB。

• 从机功能：CDC ACM（usb串口）、MSC（模拟u盘）、UAC1/UAC2（usb音频）、Display（投屏）、HID 鼠标/键盘/手柄。

• 主机功能：串口助手、HID 键鼠、MSC 设备。

5.8 视频与图像解码

• 视频播放：RAW RGB565；MJPEG（TjpgDec，240×240@30fps）。

• 图片解码：GIF（AnimatedGIF）、PNG（PNGdec）、JPG、BMP。

5.9 综合设计思路

• 优化性能：硬件接口、使用 DMA、减少内存拷贝、常用代码寄存器优化。

• 保证可读性：简化代码结构、函数封装简单、避免复杂数据结构。

• 减少代码黑盒：手动移植第三方库、所有代码可优化修改。

5.10 AI 使用说明

• UI 部分：仅完成框架，AI 生成代码后对功能实现进行审查。一般不审查具体代码实现。

• 除 UI 以外的代码：自己编写或参考可信的代码实现，AI 仅用作 Bug 排查。对 AI 生成的代码需经过检查后方可使用。

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结语

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不愧是用15个月，精细打磨的项目！！在“玩具级”的资源限制下，作者实现了“产品级”的完成度与Hi-Fi音质啊有木有！

对于想进阶学习STM32的玩家来说，它堪称六边形战士，基本能“全面”覆盖你的学习需求：

• 首先，这个终端几乎覆盖了STM32F4全部常用外设：SPI、I2S、USB、SDIO、PWM、ADC、RTC、IWDG、NVIC、RNG、Timer。

• 同时，还集成了 FreeRTOS、LVGL、FatFs、CherryUSB、FlashDB、MP3/FLAC/AAC 解码、JPEG/PNG/GIF 解码、MJPEG 视频、NES 模拟器、DSP 库……

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开源网址

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目前，项目已全开源！开源内容如下：

开源网址：https://oshwhub.com/dydcyy/mp3-based-on-stm32