基于DSP实现MP3解码系统的设计解析

基于DSP实现MP3解码系统的设计，采用高性能的立体声音频Codec芯片TLV320A IC23 作为音频信号数模转换，DSP的两个McBSP与其连接，分别作为配置接口和音频数字接口，配置接口设置为SP I模式。USB与DSP接口实现MP3数据流与PC机之间的上传与下载，存取MP3文件方便，存储MP3文件的媒介选取大容量的存储设备CF卡，系统选用可编程逻辑器件CPLD控制USB及CF卡的读写和片选。实验证明该系统可以高质量完成MP3解码、播放。
　　随着数字视频和图像处理的发展，数字音频技术也正在提高，尤其是以ISO / IEC 为基础的MPEG技术。MP3是MPEG Audio LayerⅢ的缩写，它是Hi - Fi级音频压缩的国际标准。目前，市场上的MP3解码基本上都是采用专用芯片解码，采用专用芯片解码体积大，支持的音频格式有限。我们采用在DSP芯片上用C语言进行软解码，软解码比较灵活，可移植性好，易于升级，解码质量可通过软件参数设定，通用性好。
　　硬件系统结构
　　DSP的MP3解码系统硬件框图如图1所示，我们采用了低功耗的DSP芯片TMS32VC5416进行软件解码，32M的CF卡作为存储MP3文件的媒介，USB接口作为与PC机进行通讯接口，传输数据速度快，可以在PC机下载、上传MP3，可编程逻辑器件CPLD （选用EPM7128SL84）用于产生CF卡与USB 接口芯片的片选以及控制其读写。
　　TMS320VC5416定点DSP
　　TI公司的TMS320VC5416 定点运算数字信号处理器（DSP） ，其功耗低，性能高，内部采用一种改进型的哈佛总线结构：一条程序总线，3条数据总线，数据总线宽度为16位。分开的数据和指令空间使该芯片具有高度的并行操作能力，在单周期内允许指令和数据同时存取，再加上其高度优化的指令集，使得该芯片具有很高的运算速度，最高可达160MIPS。
　　
　　图1　系统的硬件框图
　　音频传输、播放系统
　　TLV320A IC23介绍
　　D /A采用TLV320A IC23 芯片，TLV320AIC23 （以下简称AIC23）是一款高性能的立体声音频Codec芯片，内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE IN两种输入方式（二选一） ，且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23 的模数转换（ADCs） 和数模转换（DACs）部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma-delta过采样技术，可以在8K到96K的频率范围内20、24 bit和32 bit的采样，ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB 和100dB。与此同时，AIC23还具有很低的能耗，回放模式下功率仅为23 mW，省电模式下更是小于15uW。由于具有上述优点，使得AIC23是一款非常理想的音频模拟I/O器件。
　　AIC23与DSP的数字音频接口设计
　　DSP与AIC23连接如图2 所示，利用USB1. 1接口器件PDIUSBD12可编程的时钟频率输出12M作为立体声音频Codec芯片AIC23的时钟输入CLK12M。AIC23的配置接口支持IαC模式，也支持SPI模式，系统采用DSP的一个McBSP用SPI模式跟AIC23连接。