基于A(yíng)RM的MP3播放器

0 引言

MPEG(Moving Picture Experts Group)是運動(dòng)圖像專(zhuān)家組的英文縮寫(xiě)。MP3是MPEG Audio Layer-3的縮寫(xiě)，即MPEG第3層音頻編碼標準，使用MP3標準對音頻數據編碼既可以獲得較大的音樂(lè )數據壓縮比，又可以得到較好的音樂(lè )回放質(zhì)量。國內外現有的MP3解碼方案實(shí)現有2種方案：硬件和軟件解碼。利用專(zhuān)用解碼芯片的硬件解碼，其靈活性不好，并且硬件解碼芯片的價(jià)格昂貴?；贒SP或ARM等處理器開(kāi)發(fā)平臺的軟件解碼，擴展新能好，性?xún)r(jià)比高。

ARM(Advanced RISC Machines)既可以認為是一個(gè)公司的名字，也可以認為是對一類(lèi)微處理器的通稱(chēng)，還可以認為是一種技術(shù)。目前，采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(IP)核的微處理器，即通常所說(shuō)的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類(lèi)電子產(chǎn)品、通信系統、網(wǎng)絡(luò )系統、無(wú)線(xiàn)系統等各類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)基于A(yíng)RM技術(shù)的微處理器應用約占據了32位的RISC微處理器75％以上的市場(chǎng)份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。

本文采用了ARM微處理器作為整個(gè)音頻播放系統的控制和管理單元。出發(fā)點(diǎn)即為研究數字音頻技術(shù)在A(yíng)RM嵌入式系統中的應用，結合數字音頻和ARM嵌入式系統這兩個(gè)前沿技術(shù)，設計一個(gè)基于A(yíng)RM嵌入式系統的數字音頻播放系統。

1 系統的總體方案

本文介紹一種基于A(yíng)RM LPC2131的新式MP3播放器設計，這種設計思路是以L(fǎng)PC2131控制器為核心，來(lái)協(xié)同音頻解碼模塊和音樂(lè )文件存取模塊。這樣可以克服現在市場(chǎng)上MP3價(jià)格高昂和音質(zhì)之間的矛盾，并且具有海量存儲的優(yōu)點(diǎn)?？傮w設計方案如圖1所示，是以ARM LPC2131作為控制器來(lái)控制音頻解碼模塊和音樂(lè )文件存取模塊。

圖1 系統總體圖

2 硬件設計

2．1 音頻解碼模塊設計

音頻解碼模塊包含一個(gè)高性能，自主產(chǎn)權的低功耗DSP處理器核VS_DSP4，工作數據存儲器，為用戶(hù)應用提供5 KB的指令RAM和0．5 KB的數據RAM。串行的控制和數據接口，4個(gè)常規用途的I／O口，1個(gè)UART，也有1個(gè)高品質(zhì)可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有1個(gè)耳機放大器和地線(xiàn)緩沖器。

2．2 音樂(lè )文件存取模塊設計

CH375的USB主機方式支持并行接口和串行接口。在USB主機方式下，CH375支持各種常用的USB全速設備，外部ARM需要編寫(xiě)固件程序按照相應的USB協(xié)議與USB設備通信。但是對于USB存儲設備，CH375內置了相關(guān)協(xié)議，通常情況下，外部ARM不需要編寫(xiě)固件程序，就可以直接通信，其原理設計圖如圖2所示。

圖2 音樂(lè )文件存取模塊

3 軟件設計

系統軟件采用模塊化程序設計，系統主程序主要完成的內容有：系統參數初始化、打開(kāi)中斷、讀取*．MP3文件等。系統主程序流程圖如圖3所示?？梢钥闯?，主程序是一個(gè)死循環(huán)，在系統上電初始化完畢后，系統一直在不斷的執行這個(gè)循環(huán)程序。在循環(huán)過(guò)程中，若產(chǎn)生中斷，則程序就轉去執行相應的中斷服務(wù)程序。

圖3 工作原理圖

4 實(shí)驗結果及分析

依照上面的設計方案，對設計的實(shí)物進(jìn)行測試，音質(zhì)流暢，各項技術(shù)指標均正常，達到了設計要求。

本設計具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
(1)本設計主要采用SPI總線(xiàn)區別于通常的UART總線(xiàn)，這樣可以有效地提高數據的傳輸速率，使播放更加流暢，音樂(lè )清晰無(wú)雜音；
(2)支持多種格式的音樂(lè )，除了MP3，WMA格式外，還支持Midi以及WAV格式的音樂(lè )。這樣對使用者來(lái)說(shuō)相當方便，再也不用在網(wǎng)上艱難地找那些只能適合自己MP3格式的歌曲；
(3)在制作的時(shí)候還利用了CH375模塊，其效果是使得MP3具有海量存儲能力，這樣能給使用者帶來(lái)很多方便，便于出門(mén)攜帶等；
(4)操作簡(jiǎn)單，使用方便，適合各個(gè)年齡段的人使用，只要打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，音樂(lè )就會(huì )按著(zhù)自己先前設置好的順序依次播放。

5 結語(yǔ)

本設計采用了需要移動(dòng)部件來(lái)讀取磁帶或CD上的編碼數據的音樂(lè )播放器，MP3播放器采用U盤(pán)存儲歌曲。MP3播放器只不過(guò)是一個(gè)嵌置有軟件應用程序的數據存儲設備，允許用戶(hù)將MP3文件傳遞到MP3播放器。MP3播放器還包含用來(lái)從CD或網(wǎng)站復制音樂(lè )的實(shí)用程序，并且能夠按希望的播放順序組織和創(chuàng )建歌曲列表。這個(gè)歌曲列表稱(chēng)為“播放列表”。還有其最主要的特點(diǎn)就是可以海量存儲音樂(lè )，U盤(pán)內存有多大，也就相當于你的MP3播放器有多大內存。這是一般市場(chǎng)上賣(mài)的MP3所沒(méi)有的功能，也是將來(lái)MP3的發(fā)展趨勢。