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。

圖1 系統總體圖

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5KB的指令RAM和0.5KB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。

圖2 音樂文件存取模塊

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。

圖3 工作原理圖

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。