基于DSP的MP3解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于DSP實(shí)現(xiàn)MP3解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用高性能的立體聲音頻Codec芯片TLV320A IC23 作為音頻信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換，DSP的兩個(gè)McBSP與其連接，分別作為配置接口和音頻數(shù)字接口，配置接口設(shè)置為SP I模式。USB與DSP接口實(shí)現(xiàn)MP3數(shù)據(jù)流與PC機(jī)之間的上傳與下載，存取MP3文件方便，存儲(chǔ)MP3文件的媒介選取大容量的存儲(chǔ)設(shè)備CF卡，系統(tǒng)選用可編程邏輯器件CPLD控制USB及CF卡的讀寫(xiě)和片選。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)可以高質(zhì)量完成MP3解碼、播放。

隨著數(shù)字視頻和圖像處理的發(fā)展，數(shù)字音頻技術(shù)也正在提高，尤其是以ISO / IEC 為基礎(chǔ)的MPEG技術(shù)。MP3是MPEG Audio LayerⅢ的縮寫(xiě)，它是Hi - Fi級(jí)音頻壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前，市場(chǎng)上的MP3解碼基本上都是采用專(zhuān)用芯片解碼，采用專(zhuān)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(yǔ)言進(jìn)行軟解碼，軟解碼比較靈活，可移植性好，易于升級(jí)，解碼質(zhì)量可通過(guò)軟件參數(shù)設(shè)定，通用性好。

硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

TMS320VC5416定點(diǎn)DSP

TI公司的TMS320VC5416 定點(diǎn)運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) ，其功耗低，性能高，內(nèi)部采用一種改進(jìn)型的哈佛總線結(jié)構(gòu):一條程序總線，3條數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線寬度為16位。分開(kāi)的數(shù)據(jù)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(nèi)允許指令和數(shù)據(jù)同時(shí)存取，再加上其高度優(yōu)化的指令集，使得該芯片具有很高的運(yùn)算速度，最高可達(dá)160MIPS。

圖1　系統(tǒng)的硬件框圖

音頻傳輸、播放系統(tǒng)

TLV320A IC23介紹

D /A采用TLV320A IC23 芯片，TLV320AIC23 (以下簡(jiǎn)稱AIC23)是一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式(二選一) ，且對(duì)輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。AIC23 的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADCs) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換(DACs)部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma-delta過(guò)采樣技術(shù)，可以在8K到96K的頻率范圍內(nèi)20、24 bit和32 bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB 和100dB。與此同時(shí)，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(yōu)點(diǎn)，使得AIC23是一款非常理想的音頻模擬I/O器件。

AIC23與DSP的數(shù)字音頻接口設(shè)計(jì)
　　
DSP與AIC23連接如圖2 所示，利用USB1. 1接口器件PDIUSBD12可編程的時(shí)鐘頻率輸出12M作為立體聲音頻Codec芯片AIC23的時(shí)鐘輸入CLK12M。AIC23的配置接口支持IαC模式，也支持SPI模式，系統(tǒng)采用DSP的一個(gè)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(shù)據(jù)，DSP的MCBSP串口6個(gè)引腳使數(shù)據(jù)通路和控制通路與AIC23 相連。數(shù)據(jù)由BDX0、BDR0 傳輸，同步信號(hào)的控制由BFSX0、BFSR0、BCLKX0 來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)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(shí)序如圖3。由圖知，在LRCIN /LRCOUT信號(hào)的下降沿開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，先左聲道數(shù)據(jù)傳輸，然后右聲道數(shù)據(jù)傳輸。

圖3　A IC23的DSP模式時(shí)序

DSP需要處理來(lái)自和發(fā)向AIC23的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到采集和播放聲音。McBSP與CPU 通信用DMA 方式，通過(guò)DMA 收到或發(fā)送完一組單元，再給CPU 中斷。采用DMA的方式，即串口每發(fā)送或接收到一個(gè)單元，都會(huì)自動(dòng)觸發(fā)DMA將其搬送到一個(gè)內(nèi)部的Buffer，等Buffer滿了再通過(guò)中斷方式告訴CPU處理。在DMA的中斷服務(wù)程序中為了可靠可以把這個(gè)Buffer的數(shù)據(jù)再拷貝到另一個(gè)待處理的空間，即兩級(jí)Buffer，然后置標(biāo)志位，CPU在主程序中查詢標(biāo)志位然后作出相應(yīng)的處理。DMA 操作的Buffer可以通過(guò)寄存器配置。