基于ARM的MP3播放器

0 引言

MPEG(Moving Picture Experts Group)是運動圖像專家組的英文縮寫。MP3是MPEG Audio Layer-3的縮寫，即MPEG第3層音頻編碼標準，使用MP3標準對音頻數據編碼既可以獲得較大的音樂數據壓縮比，又可以得到較好的音樂回放質量。國內外現有的MP3解碼方案實現有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格昂貴。基于DSP或ARM等處理器開發平臺的軟件解碼，擴展新能好，性價比高。

ARM(Advanced RISC Machines)既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術。目前，采用ARM技術知識產權(IP)核的微處理器，即通常所說的ARM微處理器，已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場基于ARM技術的微處理器應用約占據了32位的RISC微處理器75％以上的市場份額，ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。

本文采用了ARM微處理器作為整個音頻播放系統的控制和管理單元。出發點即為研究數字音頻技術在ARM嵌入式系統中的應用，結合數字音頻和ARM嵌入式系統這兩個前沿技術，設計一個基于ARM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ARM LPC2131的新式MP3播放器設計，這種設計思路是以LPC2131控制器為核心，來協同音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊。這樣可以克服現在市場上MP3價格高昂和音質之間的矛盾，并且具有海量存儲的優點。總體設計方案如圖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。

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高性能，自主產權的低功耗DSP處理器核VS_DSP4，工作數據存儲器，為用戶應用提供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個常規用途的I／O口，1個UART，也有1個高品質可變采樣率的ADC和立體聲DAC，還有1個耳機放大器和地線緩沖器。

2．2 音樂文件存取模塊設計

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需要編寫固件程序按照相應的USB協議與USB設備通信。但是對于USB存儲設備，CH375內置了相關協議，通常情況下，外部ARM不需要編寫固件程序，就可以直接通信，其原理設計圖如圖2所示。

圖2 音樂文件存取模塊

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、打開中斷、讀取*．MP3文件等。系統主程序流程圖如圖3所示。可以看出，主程序是一個死循環，在系統上電初始化完畢后，系統一直在不斷的執行這個循環程序。在循環過程中，若產生中斷，則程序就轉去執行相應的中斷服務程序。

圖3 工作原理圖

4 實驗結果及分析

依照上面的設計方案，對設計的實物進行測試，音質流暢，各項技術指標均正常，達到了設計要求。

本設計具有以下幾個優點：
(1)本設計主要采用SPI總線區別于通常的UART總線，這樣可以有效地提高數據的傳輸速率，使播放更加流暢，音樂清晰無雜音；
(2)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方便，再也不用在網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；
(4)操作簡單，使用方便，適合各個年齡段的人使用，只要打開電源開關，音樂就會按著自己先前設置好的順序依次播放。

5 結語

本設計采用了需要移動部件來讀取磁帶或CD上的編碼數據的音樂播放器，MP3播放器采用U盤存儲歌曲。MP3播放器只不過是一個嵌置有軟件應用程序的數據存儲設備，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或網站復制音樂的實用程序，并且能夠按希望的播放順序組織和創建歌曲列表。這個歌曲列表稱為“播放列表”。還有其最主要的特點就是可以海量存儲音樂，U盤內存有多大，也就相當于你的MP3播放器有多大內存。這是一般市場上賣的MP3所沒有的功能，也是將來MP3的發展趨勢。