《電子技術應用》
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基于ARM的MP3播放器設計與實現
現代電子技術
李國輝 西安郵電學院
摘要: 為了克服目前市場上MP3儲存量小,價格昂貴,操作復雜,播放歌曲的單一性等不足,設計了一款基于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。實驗結果表明,該設計實現了存儲在U盤里按自己設定的順序自動播放歌曲,并擁有儲存量大,價格較低,操作簡單,播放種類較多等特點,具有一定的實用和推廣價值。
Abstract:
Key words :

摘要:為了克服目前市場上MP3儲存量小,價格昂貴,操作復雜,播放歌曲的單一性等不足,設計了一款基于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。實驗結果表明,該設計實現了存儲在U盤里按自己設定的順序自動播放歌曲,并擁有儲存量大,價格較低,操作簡單,播放種類較多等特點,具有一定的實用和推廣價值。
關鍵詞:MP3音樂播放器;ARM LPC2131VS1003CH375

0 引言
    MPEG(Moving Picture Experts Group)是運動圖像專家組的英文縮寫。MP3是MPEG Audio Layer-3的縮寫,即MPEG第3層音頻編碼標準,使用MP3標準對音頻數據編碼既可以獲得較大的音樂數據壓縮比,又可以得到較好的音樂回放質量。國內外現有的MP3解碼方案實現有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格昂貴。基于DSP或ARM等處理器開發平臺的軟件解碼,擴展新能好,性價比高。
    ARM(Advanced RISC Machines)既可以認為是一個公司的名字,也可以認為是對一類微處理器的通稱,還可以認為是一種技術。目前,采用ARM技術知識產權(IP)核的微處理器,即通常所說的ARM微處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統
等各類產品市場基于ARM技術的微處理器應用約占據了32位的RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
    本文采用了ARM微處理器作為整個音頻播放系統的控制和管理單元。出發點即為研究數字音頻技術在ARM嵌入式系統中的應用,結合數字音頻和ARM嵌入式系統這兩個前沿技術,設計一個基于ARM嵌入式系統的數字音頻播放系統。

1 系統的總體方案
    本文介紹一種基于ARM LPC2131的新式MP3播放器設計,這種設計思路是以LPC2131控制器為核心,來協同音頻解碼模塊和音樂文件存取模塊。這樣可以克服現在市場上MP3價格高昂和音質之間的矛盾,并且具有海量存儲的優點。總體設計方案如圖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 硬件設計
2.1 音頻解碼模塊設計
    音頻解碼模塊包含一個高性能,自主產權的低功耗DSP處理器核VS_DSP4,工作數據存儲器,為用戶應用提供5 KB的指令RAM和0.5 KB的數據RAM。串行的控制和數據接口,4個常規用途的I/O口,1個UART,也有1個高品質可變采樣率的ADC和立體聲DAC,還有1個耳機放大器和地線緩沖器。
2.2 音樂文件存取模塊設計
    CH375的USB主機方式支持并行接口和串行接口。在USB主機方式下,CH375支持各種常用的USB全速設備,外部ARM需要編寫固件程序按照相應的USB協議與USB設備通信。但是對于USB存儲設備,CH375內置了相關協議,通常情況下,外部ARM不需要編寫固件程序,就可以直接通信,其原理設計圖如圖2所示。

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3 軟件設計
    系統軟件采用模塊化程序設計,系統主程序主要完成的內容有:系統參數初始化、打開中斷、讀取*.MP3文件等。系統主程序流程圖如圖3所示。可以看出,主程序是一個死循環,在系統上電初始化完畢后,系統一直在不斷的執行這個循環程序。在循環過程中,若產生中斷,則程序就轉去執行相應的中斷服務程序。

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4 實驗結果及分析
    依照上面的設計方案,對設計的實物進行測試,音質流暢,各項技術指標均正常,達到了設計要求。
    本設計具有以下幾個優點:
    (1)本設計主要采用SPI總線區別于通常的UART總線,這樣可以有效地提高數據的傳輸速率,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方便,再也不用在網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,適合各個年齡段的人使用,只要打開電源開關,音樂就會按著自己先前設置好的順序依次播放。

5 結語
    本設計采用了需要移動部件來讀取磁帶或CD上的編碼數據的音樂播放器,MP3播放器采用U盤存儲歌曲。MP3播放器只不過是一個嵌置有軟件應用程序的數據存儲設備,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或網站復制音樂的實用程序,并且能夠按希望的播放順序組織和創建歌曲列表。這個歌曲列表稱為“播放列表”。還有其最主要的特點就是可以海量存儲音樂,U盤內存有多大,也就相當于你的MP3播放器有多大內存。這是一般市場上賣的MP3所沒有的功能,也是將來MP3的發展趨勢。

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