Muse Cube : STM32掌上终端/mp3

全开源，多功能的掌上终端。

Muse Cube 是一款全开源、以高品质音乐播放为核心的多功能掌上终端。项目以产品级标准打造，亦可作为 STM32 的学习开发板使用。它支持本地及 USB 音频播放，可通过 3.5mm 耳机或双扬声器输出；具备主从模式的多功能 USB 接口，并集成了 NES 游戏模拟、视频播放、像素画、闹钟时钟、背单词、抽签等多种应用。

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0. 固件说明 1. 产品描述 2. 使用说明 3. 复刻流程 4. 硬件部分 5. 软件部分开源库及致谢

0. 固件版本及未来更新说明

当前固件版本：V1.2

2026.6.1：特别注意，当前版本外壳安装难度较大，不排除后续可能对pcb布局进行更改，具体详见交流群内消息，避免可能造成的经济损失。

由于代码量较大，从 2025年1月 开发至今（2026年4月），部分软件功能仍在完善或尚未实现。当前版本不代表最终效果，考虑复刻前请务必知悉。

未来软件更新计划
• 自 2026年5月 起，每月发布一次固件更新。
• 用户反馈的 Bug 将在当月完成修复。
• 用户提出的有实现价值的功能将纳入后续更新计划。

V1.1 更新日志（已压缩）
------------------------------
- 重构项目目录结构、GUI图标资源布局，统一全局变量声明与定义位置。
- 新增闹钟（时钟/倒计时/秒表/闹钟）、日历、计算器、背单词、相册等应用。
- 桌面支持横向滑动翻页，容纳更多应用图标。
- 改进文件管理器：驱动器号显示、路径动态分配、格式检测与解码分发。
- 新增 DAC 高级设置、日期与时间设置、关于设备页面。
- 新增 SD 卡热插拔自动检测与自动挂载/卸载。
- 降低静态全局变量 RAM 占用，提升 GIF 解码性能。
- 改进键盘输入 UI 显示，新增拼音输入法。
- 移植 Letter Shell 嵌入式命令行库，新增 CMD 命令行终端。
- 减少 UI 任务对硬件的直接访问，优化任务分离与外设事件分发。

V1.2 更新日志
------------------------------
- 新增抽签应用。
- 优化输入法拼音搜索逻辑。
- 优化日志输出格式。
- 新增 KVDB 配置参数掉电不丢失功能。
- 新增 Letter Shell，支持通过 USB 虚拟串口调试。
- 优化 USB Device CDC 的开启逻辑。
- 降低 USB Device MSC 的内存占用，提升稳定性和性能。
- ES9018K2M 改用软件 I2C，提升系统稳定性。
- 提升 USB Device Display 功能的稳定性。
- 修复字库更新逻辑，并新增更新进度指示。
- 优化 USB Device HID 设备模拟的输入逻辑。
- 优化 USB Device UAC 1.0 和 UAC 2.0 的性能。
- 优化 USB FIFO 分配，提升 USB 整体性能。
- 优化 USB Host HID 设备读取逻辑，支持键盘、鼠标、手柄。
- 优化 USB Host MSC 设备读取逻辑，支持同时挂载两个 U 盘。
- 优化文件管理器 UI 显示逻辑，支持文件的复制、粘贴、删除操作。

1. 产品描述

一手掌握：8×5×2.2 cm，比卡片更小，比竖放硬币更薄，可轻松装入口袋。
接口齐全：USB-C、3.5mm 耳机孔、TF 卡槽，充电、听歌、扩容均方便。
屏幕清晰：1.54 英寸 IPS 屏，240×240 分辨率，显示细腻、色彩鲜艳。
续航无忧：2000 mAh 品牌电池，音乐播放或桌面常亮场景可支撑一整天。
手感舒适：Switch 同款摇杆，按键布局符合人体工学，长时间操作不易疲劳。
高品质音乐：支持多种无损格式，可通过3.5mm耳机或对称式双扬声器播放。
外置解码：连接手机或电脑，可充当 USB 解码耳放（小尾巴），提升音质。
复古游戏：内置 NES 模拟器，可随时游玩经典游戏；另提供像素画功能。
多媒体浏览：支持阅读文本、查看代码、播放视频、浏览图片等。
桌面助手：倒计时、番茄钟、桌面时钟、电脑副屏、背单词、课表等。
抽签应用：内置随机抽签小工具，方便日常决策与娱乐。
应急工具：模拟鼠标/键盘/手柄、记事本、闹钟、备忘录，适合会议演示等场景。
轻量主机：可同时挂载两个 U 盘，支持文件的复制、粘贴、删除，支持串口调试与 USB 虚拟串口命令行，无电脑时可应急。
调试利器：集成 Letter Shell，可通过 USB 虚拟串口进行命令行交互与系统调试。
性能基础：STM32F4 处理器，168MHz 主频 + 192KB 运存，系统响应流畅。
音频底子：DAC最高 32bit/192kHz 解码 + 独立供电 + 低抖动晶振，声音干净。

注：以上内容为模仿夸张推销风格，仅供娱乐，图片由AI生成，不代表实际性能。

为什么适合作为 STM32 学习开发板？

1.硬件全覆盖，教学无缝接轨：本项目基于 STM32F4 平台，使用 标准库 + Keil 开发环境，与江协科技等主流 STM32 入门教程完全兼容。项目中几乎用到了 STM32 全部常用硬件外设：SPI、I2C、USB、SDIO、PWM、ADC、I2S、RTC、独立看门狗 (IWDG)、NVIC 中断管理、随机数发生器 (RNG)、定时器 (Timer) 等，是巩固外设应用能力的绝佳实战素材。

2.软件生态丰富，一站式技能提升：通过本项目，你可以深入学习并实践多款经典嵌入式第三方库的移植与使用——FreeRTOS 实时操作系统、LVGL 图形界面、FatFs 文件系统、CherryUSB 协议栈、FlashDB 轻量级数据库。此外，还涵盖字库集成、动态内存池设计、多种格式音频/图片/视频解码（MP3、FLAC、AAC、JPEG、PNG、GIF、MJPEG 视频等）、NES 模拟器、UI 交互设计以及 DSP 库的应用，几乎覆盖了从裸机驱动到复杂应用的全栈嵌入式开发技能。

2. 使用说明

Muse Cube 外部接口一览

整体接口如上图所示，操作与功能说明如下：

开机：向上拨动开关即可启动 Muse Cube。
更新固件：关机状态下，按住上方按键的同时打开开关，即可进入固件更新模式。
默认操作方法：
- 拨动右侧摇杆 → 移动屏幕上的鼠标指针。
- 任意方向拨动左侧摇杆并释放 → 视为“点击”。
- 按下左侧摇杆 → 退回上一页。
- 按下右侧摇杆（某些页面） → 调起浮动菜单。
接口说明：
- 左侧 USB Type-C 接口：默认为充电（5V 400mA）/ 对外供电（5V 500mA max）（自动识别）；其他功能需进入 USB App 选择后生效。
- 右侧上方 3.5mm 耳机接口：连接有线耳机。
- 右侧下方 TF 卡卡槽：支持最高 32GB 容量的 TF 卡，用于扩展存储。
扬声器：位于机身顶部，用作声音外放输出。

3. 复刻流程

复刻过程中有任何问题均可联系本人，也欢迎各位对软硬件提供优化方案。
所有复刻所需资源可在本页面及GitHub仓库中找到。

PCB下单 – 使用嘉立创下单本项目的PCB板（共一块，7.5×4.5 cm 六层板）。
元器件采购 – 按照BOM表购买所有电子元件。元件来源：立创商城为主，淘宝优信电子也可。
- 其中 ES9601K 可能无法在立创商城买到，可在淘宝（深圳市福田区永丹电子商行）以约18元购买，该货源成色接近全新原装。
- 此外，6/1修正：必须使用TPS22918（TPS22917与TPS22918电路存在差异）。
焊接PCB – PCB与元件到货后，使用嘉立创SMT贴片服务或自行焊接（推荐使用加热台）。
购买结构件 – 在各大购物平台购买扬声器、摇杆、屏幕、电池、螺丝螺母等材料。
- 输入设备：Switch 摇杆 × 2（拼多多约10元两个）。
- 扬声器：适用OPPO Reno 10 pro原装喇叭总成 × 2（拼多多约15元两个）。
- 电池：淘宝中顺芯 524075 2000mAh 三线带NTC 购买链接。
- 屏幕：淘宝中景圆电子 1.54寸240*240 ips lcd显示屏驱动st7789 12pin 0.5mm插接式fpc（注意不要买成焊接式的）胶铁一体购买链接。
- 螺丝：M1.6×2.5×2.5 热熔螺母 + M1.6×4 平头螺丝 15 对；M2×3.6×3.2 热熔螺母 + M2×5 平头螺丝 4 对。
- 胶水：注意本项目提供的外壳安装热熔螺母时，并非热熔连接，而是使用502胶水固定（也试过环氧树脂AB胶，效果不如502）。
- 端子：PH2.0 3p 公座(购买链接) 母座(已在BOM表中) 接线(购买链接)，用于电池与PCB板的连接。 GH1.25 2p x 2 (购买链接) 用于连接扬声器和PCB。 PH2.0转2.54杜邦线 3p，用于连接STLink/DAPLink与PCB下载接口。
制作面板 – 使用嘉立创面板下单（面板文件位于PCB工程内）。参数：透明亚克力，底面，0.8mm，正品3M9448A(通用款)，80*50mm，常规遮光(白底)。
3D打印外壳 – 外壳文件在附件中，推荐使用闲鱼代打或嘉立创3D打印服务。(闲鱼0.12mm精度约10元一套。)
烧录 – 测试PCB，使用ST-Link或DAPLink等下载Bootloader程序。
整机安装 – 完成Muse Cube的整体组装。
下载固件并开始使用 – 准备一个不大于32GB的TF卡，放入相关文件。获取最新固件，享受你的Muse Cube！

4. 硬件部分

4.1 硬件开源说明

本项目硬件（PCB、外壳、面板）采用 CC BY-NC-SA 4.0 协议（署名 - 非商业性使用 - 相同方式共享）。

特别说明： 如果您仅参考本项目的设计，只需PCB重新绘制，您就可以自行选择任何开源协议，无需再遵循 CC BY-NC-SA。

4.2 PCB 概况

尺寸: 7.5 cm × 4.5 cm
工艺: 嘉立创六层板、沉金工艺、盘中孔技术
布局设计: 数模分离，单端 50 ohm 阻抗控制
板载接口:
- • USB Type-C × 1
- • TF 卡座 × 1
- • 3.5MM 耳机接口 × 1
- • 开关 × 1
- • 按钮 × 2（reset, wakeup）
- • PH2.0 3p × 1（用于连接电池）
- • GH1.25 2p × 2（用于连接扬声器）
- • FPC 12p × 1（用于连接屏幕）
- • FPC 5p × 2（用于连接摇杆）
- • 预留 stlink debugger PH2.0 3p

4.3 元件选型

选型原则：因为是 DIY 项目，不考虑量产成本约束，本项目的元件选型遵循性能优先、质量优先的逻辑，在合理价格范围内选取最优解，以确保整机的音质、稳定性和长期可靠性。
主控：STM32F405
板载 flash：w25q128 (16MB)
扬声器运放：MAXIM（现为 ADI）的 MAX98357A × 2
耳机运放：ESS Technology 的 es9018k2m + es9601k 组合
DAC 晶振：EPSON 的 38.4 MHz 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

4.4 外设选型

输入设备: switch 摇杆 × 2
屏幕: 分辨率 240 × 240、1.54 英寸 LCD（中景园电子）
扬声器: 手机拆机喇叭 × 2，组成双声道（据称为 AAC 1115E）
电池: 中顺芯 524075 2000mAh

4.5 外壳

尺寸: 8cm（长）× 5cm（宽）× 2.2cm（厚）
设计: 使用 Blender 设计，提供可修改的 .blend 文件以及用于 3D 打印的 .stl 文件。
连接: 使用 M1.6×2.5×2.5 热熔螺母 + M1.6×4 平头螺丝 15 对；M2×3.6×3.2 热熔螺母 + M2×5 平头螺丝 4 对。

4.6 面板

面板设计使用嘉立创完成，具体见项目文件。

硬件架构示意

电源架构示意

PCB 布线示意

PCB 渲染图

组装示意图

5. 软件部分

5.1 软件开源说明

本项目软件部分协议说明：

• 我的代码：使用 MIT 协议
• 使用的第三方库：遵循对应的第三方库协议
• 整体项目/固件：受第三方库限制，使用 GNU GPL V3 协议

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（优化搜索逻辑）。
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），支持 KVDB 配置参数掉电不丢失；剩余空间存放字库。
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。
• 软件模拟 I2C 控制 ES9018K2M，提升系统稳定性。
• 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/虚拟串口）、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/手柄、MSC 设备（支持同时挂载两个 U 盘）。
• 性能优化：USB FIFO 分配优化，UAC 音频性能提升，MSC 稳定性与内存占用降低，Display 投屏稳定性增强。

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。

代码开源网页截图

软件架构图

MuseCube V1.2 功能完成情况

计划中的功能将逐步完成，敬请关注后续更新。

固件源码目录树


MuseCube-V1.2/            基于STM32F405RGT6的手持多媒体播放器固件工程
│
├── 1-library/            STM32F4xx标准外设库(StdPeriph_Driver V1.8.1)
│
├── 2-start/              CMSIS启动层
│
├── 3-main/               应用入口层
│
├── 4-ware/               固件主体代码
│   ├── BSP/              板级支持包：硬件驱动
│   ├── Lib_FreeRTOS/     FreeRTOS实时操作系统内核（ARM Cortex-M4F移植）
│   ├── Lib_LVGL/         LVGL v8.x 嵌入式图形库
│   ├── Lib_Cherry_USB/   CherryUSB协议栈：支持USB Device/Host
│   ├── Lib_Fatfs/        FatFs FAT文件系统（挂载SD卡和USB存储）
│   ├── Lib_FlashDB/      FlashDB嵌入式数据库：KVDB + TSDB
│   ├── Lib_TLSF/         TLSF O(1)动态内存分配器，替代标准库malloc/free
│   ├── Lib_Music_lib/    音频解码库：Helix MP3/AAC、foxen-flac、DEMAC APE
│   ├── Lib_Tjpgd/        Tiny JPEG Decompressor超轻量JPEG解码库
│   ├── Lib_PNGdec/       PNG解码库（含zlib inflate解压）
│   ├── Lib_AnimatedGIF/  GIF解码库
│   ├── Lib_Letter_Shell/ Letter Shell嵌入式命令行交互shell
│   ├── Apps_Music/       音乐播放器应用层：播放状态机、I2S DMA双缓冲、解码封装
│   ├── Apps_Media/       媒体解码应用层：BMP/PNG/GIF/JPG/MJPEG视频解码封装
│   ├── Apps_NES/         NES模拟器：6502 CPU(汇编)、PPU图像渲染、APU音频
│   ├── Apps_Text/        文本应用层：TXT阅读器、LRC歌词解析、生词本管理
│   ├── GUI_Page/         全屏GUI页面（22个）
│   ├── GUI_Unit/         GUI可复用组件（22组）
│   ├── GUI_Icons/        GUI图标资源
│   ├── Tasks/            FreeRTOS任务实现：TaskManager任务管理器 + 7个任务
│   └── Utils/            工具函数：CPU使用率、FFT频谱分析、电池电量等
│
├── bootloader/           USB UF2引导加载程序
│   ├── 1-library/        STM32F4标准外设库子集
│   ├── 2-start/          CMSIS启动层：启动汇编文件、Cortex-M4核心访问头文件
│   ├── 3-main/           bootloader主入口
│   ├── 4-ware/           bootloader板级支持包
│   ├── 5-freertos/       FreeRTOS内核
│   └── 6-cherryusb/      CherryUSB Device协议栈
│
├── bin2uf2/              固件格式转换工具：将Keil输出的.bin/.hex转换为UF2格式
│
└── TFcard_files/         系统运行所需的TF卡资源文件

MuseCube V1.2 软件展示

当前版本不代表最终效果！由于还在开发阶段,暂无展示视频。

（音乐播放器页面）

（nes模拟器页面）

（视频播放页面）

（任务管理器页面）

（TXT阅读器页面）

使用开源库及其开源协议和项目地址

项目名称	开源协议	项目地址
FreeRTOS	MIT license	GitHub
LVGL	MIT license	GitHub
TLSF	3-Clause BSD License	GitHub
FATFS	1-Clause BSD License	elm-chan.org
CherryUSB	Apache-2.0 license	GitHub
FlashDB	Apache-2.0 license	GitHub
libhelix-mp3	RPSL 1.0	helixcommunity.org
libhelix-aac	RPSL 1.0	helixcommunity.org
libdemac	GPLv2 or later	rockbox.org
libfoxenflac	LGPL-2.1 license	GitHub
PNGdec	Apache-2.0 license	GitHub
Tjpgd	See LICENSE file	elm-chan.org
AnimatedGIF	Apache-2.0 license	GitHub
文泉驿点阵宋体 16pix	GPL-2.0 license	GitHub
寒蝉点阵体 7pix	OFL-1.1	GitHub
缝合像素字体 12pix	MIT, OFL-1.1	GitHub
Win10 USB 图形驱动	未申明	GitHub
English Wordlists	未申明（无协议）	GitHub
Letter Shell	MIT license	GitHub

壁纸致谢

本项目中使用的壁纸由画师银锘 (b站@银锘诺锘) 绘制，已获得二次非商业分发的授权。

授权方式：非商业性使用，保留署名，禁止修改/转售。更多细节请联系画师本人。

致谢

• 感谢所有知道我在做这个项目并支持我的朋友，你们的鼓励是我前行的动力。

• 感谢 江协科技 提供的优质 STM32 入门教程，以及 正点原子 在 STM32、FreeRTOS、LVGL 方面的详实教学。

• 致敬所有开源工作者、网上文章与教程的分享者，是你们让知识自由流动。

• 使用 GitHub Copilot 等 AI 工具，在开发过程中提供了高效辅助。

联系与支持

• 作者 QQ：3793000877 或交流群：1078563324（更建议直接qq联系，沟通更便捷）

• 本项目参与嘉立创星火计划2026，如果喜欢本项目，别忘了点赞、收藏、转发，也可以让更多开源爱好者看到！

📌 项目分支与共建计划

1. 如果你受到本项目启发，希望在现有软硬件基础上进行优化改版，并作为独立项目发布：

你独立完成的硬件部分，可以自由选择是否开源、是否商用，同时建议声明该项目基于 MuseCube 二次开发。

2. 如果你希望对本项目软硬件进行优化，并以开发者身份参与共建：

你的改动经过验证后，即可成为开发者团队的一员。若项目在嘉立创星火计划中获得收益，将根据贡献程度共享收益。

3. 项目分支与优化方向

外壳：改变设备形态；优化外壳结构，简化安装流程，降低装配难度。
硬件：移除扬声器电路或舍弃 USB 主机功能，换取更小的体积；升级更高保真的 DAC 与运放电路；将 PCB 改为四层板以降低成本；更换主控型号、屏幕规格、输入外设或电池容量等。
软件：继续推进软件功能开发（具体可联系作者沟通）；根据硬件变更进行适配与移植；实现更多应用功能。
项目宣传：为项目拍摄介绍视频，并发布到指定的视频平台。
性能测试：测试 3.5mm 耳机输出的总谐波失真、动态范围、信噪比等。
面板：设计更好看的面板。

MuseCube V1.2 — 全开源掌上终端，软硬件持续进化

序号	文件名称	下载次数
1	muse cube case.blend	103
2	正常版本.stl	18
3	预留调试开口.stl	16

工程标签

32位单片机

DIY设计

星火计划2026

简介

Muse Cube 是一款全开源、以高品质音乐播放为核心的多功能掌上终端。项目以产品级标准打造，亦可作为 STM32 的学习开发板使用。

开源协议

CC BY-NC-SA 4.0

描述