基于DSP的MP3解碼系統設計方案

USB接口實現

USB接口采用高性能、并行總線的USB接口器件PD IUSBD12 (以下簡稱D12) ，D12符合通用串行總線USB 1. 1 版規范，可與DSP微控制器實現高速并行接口[ 5 - 6 ] ，D12與DSP連接如圖4所示。

圖4　D12與DSP連接圖

由CPLD產生D12的片選、以及控制對D12的讀寫; ALE接低電平，表示一個獨立的地址和數據總線配置; D12 的A0 腳與DSP的A0相連，控制D12 的命令和數據狀態。

CF卡接口設計
　　
CF卡是一種小型化、大容量、低功耗、智能型的存儲媒體，在便攜式設備中應用廣泛。以Flash Memory(閃存)為主要載體，內部用微處理器進行時序控制和存儲管理。CF卡與DSP連接如下圖5 所示。

圖5　CF卡與DSP連接

CF卡的A3～A0為數據、命令、或狀態寄存器地址線，D15～D0為數據總線，可16位或8位訪問，當片選信號CE1#和CE2#同時為低電平時，為16位訪問格式;當CE1#置高，CE2#為低電平時，為8位訪問格式。CF的存取方式有三種:Memory方式、I/O 方式、True IDE方式，該系統中CF卡工作模式選取上電默認方式，即:Memory方式，片選CE1 #、CE2 #由可編程邏輯器件EPM7128SL84對DSP的8位地址A15～A22譯碼產生。CF卡工作電壓為5 V或3. 3 V，設計選用3. 3 V工作電壓，便于數據輸出與地址可直接與DSP相接。

MP3解碼的DSP實現

MP3 文件的格式

MP3是目前世界上最流行的音頻格式之一，其采用了MPEG -1 Ⅲ層標準壓縮編碼格式。遵循MP3標準的音樂具有很高的壓縮率和較高的保真度，其壓縮比可達1：10 ～12，即1分鐘CD音質的音樂經過MP3壓縮編碼后，可以壓縮到1兆左右而基本保持不失真。MP3的壓縮率很高，失真也較小，但它的算法也較為復雜。MP3文件的內容是音頻位流數據文件，它由若干個數據幀組成，每個數據幀的構成如圖6所示。每幀中的音頻數據含有1152個原始音頻信號的采樣信息，并且經過霍夫曼編碼形成。數據幀的其它內容分別為：

頭標信息：音頻位流的一部分，它包含同步和狀態信息。校驗字:音頻位流的一部分，它包含用于錯誤檢測的信息。
輔助信息：音頻位流的一部分，它包含每幀中可用于解碼的相關信息。
縮放因子信息：音頻位流的一部分，它包含用于計算音頻數據量化比例因子的信息。
霍夫曼編碼數據：音頻位流的一部分，它包含每幀中所有原始音頻采樣數據的霍夫曼編碼。
附加數據：音頻位流的一部分，它可包含一系列用戶定義的輔助數據。

圖6　MP3位流數據幀示意圖

MP3解碼
　　
LayerⅢ采用了較復雜的比特流結構。解碼程序的流程圖如圖7所示。首先獲得每一幀的同步字，取得頭信息，從而獲得各相應參數，根據對頭信息的解析進而得到實際的一幀音頻數據。讀取主數據獲得比例因子數據，對樣本進行解碼，然后對解碼樣本順序進行倒置，如果塊類型(BlockSp lit_ type)和標志類型( Flag_typ)都為1時，對樣本進行重新排序，根據邊信息中霍夫曼碼本的選擇信息進行霍夫曼解碼，然后進行反量化，根據幀頭的立體聲信息，對反量化結果進行立體聲處理。最后通過混迭處理、IMDCT和合成濾波器重建數字音頻信號。

圖7　MP3解碼流程

結束語

系統采用了高性能的芯片及性能優良的模擬接口，具有很強的信號處理能力，可以高質量地完成立體聲的解碼算法。在系統的軟硬件的基礎上，顯示器和鍵盤等，可以增加用戶接口。該系統可以集成在數碼相機等產品中增加MP3播放機功能，具有廣闊的推廣應用前景