引言

　　MPEG（ Moving Picture Experts Group） 是運(yùn)動圖像專家組的英文縮寫。MP3 是MPEG Audio Layer??3的縮寫， 即MPEG 第3 層音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)， 使用MP3 標(biāo)準(zhǔn)對音頻數(shù)據(jù)編碼既可以獲得較大的音樂數(shù)據(jù)壓縮比，又可以得到較好的音樂回放質(zhì)量。國內(nèi)外現(xiàn)有的MP3 解碼方案實(shí)現(xiàn)有2 種方案： 硬件和軟件解碼。利用專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?；?a target="_blank">DSP 或ARM 等處理器開發(fā)平臺的軟件解碼， 擴(kuò)展新能好， 性價(jià)比高。

　　ARM（ Advanced RISC Machines） 既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字， 也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱， 還可以認(rèn)為是一種技術(shù)。目前， 采用ARM 技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器， 即通常所說的ARM 微處理器， 已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場基于ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32 位的RISC 微處理器75% 以上的市場份額， 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(tǒng)的控制和管理單元。出發(fā)點(diǎn)即為研究數(shù)字音頻技術(shù)在ARM 嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用， 結(jié)合數(shù)字音頻和ARM嵌入式系統(tǒng)這兩個(gè)前沿技術(shù)， 設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM 嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字音頻播放系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)的總體方案

　　本文介紹一種基于ARM LPC2131 的新式MP3 播放器設(shè)計(jì)， 這種設(shè)計(jì)思路是以LPC2131 控制器為核心，來協(xié)同音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊。這樣可以克服現(xiàn)在市場上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)。總體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示， 是以ARM LPC2131 作為控制器來控制音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊。

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圖1 系統(tǒng)總體圖

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　2. 1 音頻解碼模塊設(shè)計(jì)

　　音頻解碼模塊包含一個(gè)高性能， 自主產(chǎn)權(quán)的低功耗DSP 處理器核VS_DSP4, 工作數(shù)據(jù)存儲器， 為用戶應(yīng)用提供5 KB 的指令RAM 和0. 5 KB 的數(shù)據(jù)RAM。串行的控制和數(shù)據(jù)接口 , 4 個(gè)常規(guī)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(jī)放大器和地線緩沖器。

　　2. 2 音樂文件存取模塊設(shè)計(jì)

　　CH375 的USB 主機(jī)方式支持并行接口和串行接口。在USB 主機(jī)方式下， CH375 支持各種常用的USB全速設(shè)備， 外部A RM 需要編寫固件程序按照相應(yīng)的USB 協(xié)議與USB 設(shè)備通信。但是對于USB 存儲設(shè)備， CH375 內(nèi)置了相關(guān)協(xié)議， 通常情況下， 外部ARM不需要編寫固件程序， 就可以直接通信， 其原理設(shè)計(jì)圖如圖2 所示。

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圖2 音樂文件存取模塊

3 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)， 系統(tǒng)主程序主要完成的內(nèi)容有： 系統(tǒng)參數(shù)初始化、打開中斷、讀取* . MP3文件等。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3 所示?？梢钥闯觯?主程序是一個(gè)死循環(huán)， 在系統(tǒng)上電初始化完畢后， 系統(tǒng)一直在不斷的執(zhí)行這個(gè)循環(huán)程序。在循環(huán)過程中， 若產(chǎn)生中斷， 則程序就轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。

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圖3 工作原理圖

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

　　依照上面的設(shè)計(jì)方案， 對設(shè)計(jì)的實(shí)物進(jìn)行測試， 音質(zhì)流暢， 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均正常， 達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　本設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　?。?） 本設(shè)計(jì)主要采用SPI 總線區(qū)別于通常的UART 總線， 這樣可以有效地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率， 使播放更加流暢， 音樂清晰無雜音；

　?。?） 支持多種格式的音樂， 除了MP3, WMA 格式外， 還支持Midi 以及WAV 格式的音樂。這樣對使用者來說相當(dāng)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很多方便， 便于出門攜帶等；

　?。?） 操作簡單， 使用方便， 適合各個(gè)年齡段的人使用， 只要打開電源開關(guān)， 音樂就會按著自己先前設(shè)置好的順序依次播放。

　　5 結(jié)語

　　本設(shè)計(jì)采用了需要移動部件來讀取磁帶或CD 上的編碼數(shù)據(jù)的音樂播放器， MP3 播放器采用U 盤存儲歌曲。MP3 播放器只不過是一個(gè)嵌置有軟件應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備， 允許用戶將MP3 文件傳遞到MP3 播放器。MP3 播放器還包含用來從CD 或網(wǎng)站復(fù)制音樂的實(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， U 盤內(nèi)存有多大， 也就相當(dāng)于你的MP3 播放器有多大內(nèi)存。這是一般市場上賣的MP3 所沒有的功能， 也是將來MP3 的發(fā)展趨勢。

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