基于DSP的MP3解码系统设计方案

USB接口实现

USB接口采用高性能、并行总线的USB接口器件PD IUSBD12 (以下简称D12) ，D12符合通用串行总线USB 1. 1 版规范，可与DSP微控制器实现高速并行接口[ 5 - 6 ] ，D12与DSP连接如图4所示。

图4　D12与DSP连接图

由CPLD产生D12的片选、以及控制对D12的读写; ALE接低电平，表示一个独立的地址和数据总线配置; D12 的A0 脚与DSP的A0相连，控制D12 的命令和数据状态。

CF卡接口设计

CF卡是一种小型化、大容量、低功耗、智能型的存储媒体，在便携式设备中应用广泛。以Flash Memory(闪存)为主要载体，内部用微处理器进行时序控制和存储管理。CF卡与DSP连接如下图5 所示。

图5　CF卡与DSP连接

CF卡的A3～A0为数据、命令、或状态寄存器地址线，D15～D0为数据总线，可16位或8位访问，当片选信号CE1#和CE2#同时为低电平时，为16位访问格式;当CE1#置高，CE2#为低电平时，为8位访问格式。CF的存取方式有三种:Memory方式、I/O 方式、True IDE方式，该系统中CF卡工作模式选取上电默认方式，即:Memory方式，片选CE1 #、CE2 #由可编程逻辑器件EPM7128SL84对DSP的8位地址A15～A22译码产生。CF卡工作电压为5 V或3. 3 V，设计选用3. 3 V工作电压，便于数据输出与地址可直接与DSP相接。

MP3解码的DSP实现

MP3文件的格式

MP3是目前世界上最流行的音频格式之一，其采用了MPEG -1 Ⅲ层标准压缩编码格式。遵循MP3标准的音乐具有很高的压缩率和较高的保真度，其压缩比可达1：10 ～12，即1分钟CD音质的音乐经过MP3压缩编码后，可以压缩到1兆左右而基本保持不失真。MP3的压缩率很高，失真也较小，但它的算法也较为复杂。MP3文件的内容是音频位流数据文件，它由若干个数据帧组成，每个数据帧的构成如图6所示。每帧中的音频数据含有1152个原始音频信号的采样信息，并且经过霍夫曼编码形成。数据帧的其它内容分别为：

头标信息：音频位流的一部分，它包含同步和状态信息。校验字:音频位流的一部分，它包含用于错误检测的信息。
辅助信息：音频位流的一部分，它包含每帧中可用于解码的相关信息。
缩放因子信息：音频位流的一部分，它包含用于计算音频数据量化比例因子的信息。
霍夫曼编码数据：音频位流的一部分，它包含每帧中所有原始音频采样数据的霍夫曼编码。
附加数据：音频位流的一部分，它可包含一系列用户定义的辅助数据。

图6　MP3位流数据帧示意图

MP3解码

LayerⅢ采用了较复杂的比特流结构。解码程序的流程图如图7所示。首先获得每一帧的同步字，取得头信息，从而获得各相应参数，根据对头信息的解析进而得到实际的一帧音频数据。读取主数据获得比例因子数据，对样本进行解码，然后对解码样本顺序进行倒置，如果块类型(BlockSp lit_ type)和标志类型( Flag_typ)都为1时，对样本进行重新排序，根据边信息中霍夫曼码本的选择信息进行霍夫曼解码，然后进行反量化，根据帧头的立体声信息，对反量化结果进行立体声处理。最后通过混迭处理、IMDCT和合成滤波器重建数字音频信号。

图7　MP3解码流程

结束语

系统采用了高性能的芯片及性能优良的模拟接口，具有很强的信号处理能力，可以高质量地完成立体声的解码算法。在系统的软硬件的基础上，显示器和键盘等，可以增加用户接口。该系统可以集成在数码相机等产品中增加MP3播放机功能，具有广阔的推广应用前景