基于ARM开发MP的设计实例及其分析戴瀚林.doc

20 11 -20 12 学年第 2 学期 实 验 报 告 实验课程名称 电子产品设计 专 业 班 级 电信1001 学 生 姓 号 学 生 姓 名 戴瀚林 实验指导教师 刘加海 基于ARM开发MP3的设计实例及其分析 引言 在当今社会中，MP3已经成为了人们娱乐生活中一种不可缺少的物件，下面就让我们来分析一下MP3的设计实例。 1.1设计目的 MP3（MPEGLayer3）是一种音乐格式，它能够将CD品质的数字录音压缩成极小的文件，并将其存储在电脑之中。与磁带和CD不同，MP3可以让您根据自己的意愿安排音乐的播放顺序，既迅速又轻松！随着微电子技术的飞速发展，嵌入式产品以其自然的人机交互界面和丰富的多媒体处理能力迅速得以推广，并取得了巨大成功。目前，在多媒体音频领域中，MP3播放器占据了绝对的主导地位。但现有的MP3播放器驱动能力非常有限，只适合个人使用，不能满足大型公共场所在不同区域播放不同背景音乐的多通道播放需要。基于以上分析，本文设计了一种基于的μClinux环境下的多通道专业MP3播放器。 目前市场上流行的MP3设备从功能和性能上已经远远超出了原来"播放器"的范畴，逐步发展成为集音频播放（包括MP3之外的音乐格式）、录音复读、文本阅读、移动存储、FM收音等功能为一体的多媒体掌上设备。有的高端MP3设备甚至还集成了音频编辑处理、电影播放等功能。 图 1 2.1 整体功能模块分析 图 2 为了提高系统运行效率，实现多通道播放管理，本系统选用三星公司的S3C44B0X作为核心处理器，主要负责数据转换，输出通道的选择，以及LCD的控制。同时，选用意法半导体的STA013作为解码芯片，配合AK4393实现模拟音频信号的输出，此外，使用SL811HS和ISP1520提供两个主USB接口，以实现移动硬盘或U盘的挂接。 2.2 详细功能分解及原理说明 MP3 解码原理 首先将数据帧解包 解出帧头信息和边带信息 然后采用霍夫曼解码解出比特分配信息 接着在逆变换中利用频谱系数 在综合滤波器中将 32 个子带合并成一个宽带信号 18 个频谱值执行 32 次逆改进型离散余弦变换 将生成的 576 个频谱值变换成长度为 32 的 18 个连续的频谱 通过 18 次运算 多相位综合滤波器将这些频谱变换到时域 完成波形重构 生成立体声 PCM 音频数据。 通过利用内置式或外置式话筒进行录音模拟输入 模拟信号经过PCM 编码以及压缩编码后存储在 FLASH 存储器中以备播放时调用数字输入采用 USB 接口输入 播放时 只需按播放键就可以将 FLASH存储器中的 MP3 文件通过 MP3 解压缩 D\A 转换变成模拟音频信号输出。 主控制逻辑模块在接收用户接口控制模块和 USB 接口模块送来的信号后产生各种控制信号 协调和控制 MP3 的各种操作 它可以细分为主逻辑控制和播放逻辑控制 其中主逻辑控制模块控制各项功能的优先次序 为其他逻辑模块提供控制信号 并实现操作 MAS3507D内部的参数寄存器 以改变其各项参数设置 如采样频率 音量 功耗模式等 播放逻辑控制模块实现 MP3 播放器的音乐播放操作 在接到主逻辑模块送来的 PLAY 操作指令后 插入 Read 信号送给 FLASH 控制模块 音乐数据从 FLASH 存储器中以 PIO-DAM 模式传送给STMP1342 进行解码[3]。 主要原理结构图 图 3 用户接口控制模块用于控制用户操作及驱动 LED 显示器显示当前的 MP3 播放器的状态 它包含用户接口和 LED 显示 用户接口负责处理 PLAY REW 等各种操作 当用户按下其中的任一按钮时 产生一个相应的上升沿 LED 显示负责驱动 LED 显示器 显示系统状态信息 如音乐 音量等。 FLASH 控制模块设计的最大成本因素是存储 MP3 音频文件所需的大量 FLASH内存 FLASH 控制模块不仅控制音乐 FLASH 和地址 FLASH 存储器而且当执行用户操作时 还控制这些 FLASH 存储器的地址FLASH 控制模块还可以进一步细分为下载控制模块 用户命令控制模块和 FLASH 逻辑控制模块 根据所选择的操作 FLASH 逻辑控制模块产生合适的 FLASH 控制信号。 音频数字模拟转化器接口 由两个独立的功能模块组成 每一个模块对应到个别的串行端口 控制端接口实际上是由软件执行的 2 位I/O 端口 可以实现 DAC 中控制