基于DSP的MP3解碼系統設計方案

基于DSP實現MP3解碼系統的設計，采用高性能的立體聲音頻Codec芯片TLV320A IC23 作為音頻信號數模轉換，DSP的兩個McBSP與其連接，分別作為配置接口和音頻數字接口，配置接口設置為SP I模式。USB與DSP接口實現MP3數據流與PC機之間的上傳與下載，存取MP3文件方便，存儲MP3文件的媒介選取大容量的存儲設備CF卡，系統選用可編程邏輯器件CPLD控制USB及CF卡的讀寫和片選。實驗證明該系統可以高質量完成MP3解碼、播放。

隨著數字視頻和圖像處理的發展，數字音頻技術也正在提高，尤其是以ISO / IEC 為基礎的MPEG技術。MP3是MPEG Audio LayerⅢ的縮寫，它是Hi - Fi級音頻壓縮的國際標準。目前，市場上的MP3解碼基本上都是采用專用芯片解碼，采用專用芯片解碼體積大，支持的音頻格式有限。我們采用在DSP芯片上用C語言進行軟解碼，軟解碼比較靈活，可移植性好，易于升級，解碼質量可通過軟件參數設定，通用性好。

硬件系統結構

DSP的MP3解碼系統硬件框圖如圖1所示，我們采用了低功耗的DSP芯片TMS32VC5416進行軟件解碼，32M的CF卡作為存儲MP3文件的媒介，USB接口作為與PC機進行通訊接口，傳輸數據速度快，可以在PC機下載、上傳MP3，可編程邏輯器件CPLD (選用EPM7128SL84)用于產生CF卡與USB 接口芯片的片選以及控制其讀寫。

TMS320VC5416定點DSP

TI公司的TMS320VC5416 定點運算數字信號處理器(DSP) ，其功耗低，性能高，內部采用一種改進型的哈佛總線結構:一條程序總線，3條數據總線，數據總線寬度為16位。分開的數據和指令空間使該芯片具有高度的并行操作能力，在單周期內允許指令和數據同時存取，再加上其高度優化的指令集，使得該芯片具有很高的運算速度，最高可達160MIPS。

圖1　系統的硬件框圖

音頻傳輸、播放系統

TLV320A IC23介紹

D /A采用TLV320A IC23 芯片，TLV320AIC23 (以下簡稱AIC23)是一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內置耳機輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式(二選一) ，且對輸入和輸出都具有可編程增益調節。AIC23 的模數轉換(ADCs) 和數模轉換(DACs)部件高度集成在芯片內部，采用了先進的Sigma-delta過采樣技術，可以在8K到96K的頻率范圍內20、24 bit和32 bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達到90dB 和100dB。與此同時，AIC23還具有很低的能耗，回放模式下功率僅為23 mW，省電模式下更是小于15uW。由于具有上述優點，使得AIC23是一款非常理想的音頻模擬I/O器件。

AIC23與DSP的數字音頻接口設計
　　
DSP與AIC23連接如圖2 所示，利用USB1. 1接口器件PDIUSBD12可編程的時鐘頻率輸出12M作為立體聲音頻Codec芯片AIC23的時鐘輸入CLK12M。AIC23的配置接口支持IαC模式，也支持SPI模式，系統采用DSP的一個McBSP用SPI模式跟AIC23連接。

圖2　TLV320A IC23與DSP連接圖

DSP配置為主模式，AIC23 配置為從模式。AIC23 輸出串行數據，DSP的MCBSP串口6個引腳使數據通路和控制通路與AIC23 相連。數據由BDX0、BDR0 傳輸，同步信號的控制由BFSX0、BFSR0、BCLKX0 來實現。數字音頻接口采用DSP模式，該模式與TI公司DSP的MCBSP串口兼容，該模式時序如圖3。由圖知，在LRCIN /LRCOUT信號的下降沿開始進行數據的傳輸，先左聲道數據傳輸，然后右聲道數據傳輸。

圖3　A IC23的DSP模式時序

DSP需要處理來自和發向AIC23的數據，從而達到采集和播放聲音。McBSP與CPU 通信用DMA 方式，通過DMA 收到或發送完一組單元，再給CPU 中斷。采用DMA的方式，即串口每發送或接收到一個單元，都會自動觸發DMA將其搬送到一個內部的Buffer，等Buffer滿了再通過中斷方式告訴CPU處理。在DMA的中斷服務程序中為了可靠可以把這個Buffer的數據再拷貝到另一個待處理的空間，即兩級Buffer，然后置標志位，CPU在主程序中查詢標志位然后作出相應的處理。DMA 操作的Buffer可以通過寄存器配置。