《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于ARM的MP3播放器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)代電子技術(shù)
李國輝 西安郵電學(xué)院
摘要: 為了克服目前市場上MP3儲存量小,價(jià)格昂貴,操作復(fù)雜,播放歌曲的單一性等不足,設(shè)計(jì)了一款基于ARMLPC213l的MP3播放器。該播放器主要由音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊2部分組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了存儲在U盤里按自己設(shè)定的順序自動(dòng)播放歌曲,并擁有儲存量大,價(jià)格較低,操作簡單,播放種類較多等特點(diǎn),具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞: ARM MP3播放器 LPC2131 CH375 VS1003
Abstract:
Key words :

摘要:為了克服目前市場上MP3儲存量小,價(jià)格昂貴,操作復(fù)雜,播放歌曲的單一性等不足,設(shè)計(jì)了一款基于ARMLPC213l的MP3播放器。該播放器主要由音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊2部分組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了存儲在U盤里按自己設(shè)定的順序自動(dòng)播放歌曲,并擁有儲存量大,價(jià)格較低,操作簡單,播放種類較多等特點(diǎn),具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞:MP3音樂播放器;ARM LPC2131VS1003CH375

0 引言
    MPEG(Moving Picture Experts Group)是運(yùn)動(dòng)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。基于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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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ARM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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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。可以看出,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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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):
    (1)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;
    (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(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;
    (4)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(dòng)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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