MP3音頻解碼算法的FPGA驗(yàn)證及其SOC應(yīng)用設(shè)計(jì).pdf

1、MP3音樂(lè)是目前互聯(lián)網(wǎng)上最流行的音樂(lè)格式,因其具有良好的音質(zhì)和較大壓縮比占據(jù)著廣闊的市場(chǎng)?，F(xiàn)在越來(lái)越多的便攜式電子設(shè)備帶有MP3音樂(lè)播放的功能,因此,采用獨(dú)立的硬件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)MP3解碼功能成為目前一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
　　 針對(duì)這個(gè)應(yīng)用,本文設(shè)計(jì)了一款MP3音頻播放的SOC。首先進(jìn)行了MP3解碼算法的優(yōu)化和驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了MP3文件的解碼功能。然后基于IP核的復(fù)用技術(shù)將MP3解碼器、MCU內(nèi)核、USB收發(fā)器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器

2、等模塊集成在一起成為一款SOC。可以讀取SD卡和U-disk設(shè)備的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)送到MP3解碼器進(jìn)行解碼;可以實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的播放和錄音的功能;還可以直接對(duì)MCU內(nèi)核進(jìn)行編程操作。形成了一套完整的硬件系統(tǒng),并在FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。
　　 本文解決的關(guān)鍵問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:
　　 (1)在MP3的解碼流程中利用余弦函數(shù)的對(duì)稱性,將計(jì)算量減半,加快了解碼速度,保證了解碼的實(shí)時(shí)性。在整體架構(gòu)中采用左右聲道串行處理的解碼方案,

3、利用合適的解碼時(shí)鐘頻率,在保證解碼實(shí)時(shí)性的前提下節(jié)約了硬件的資源,減少了芯片面積。
　　 (2)在MCU內(nèi)核的片內(nèi)總線上,采用乒乓結(jié)構(gòu)的緩存單元和異步FIFO將各個(gè)IP核集成在一起,解決了接口速度和時(shí)鐘速度不匹配的問(wèn)題。
　　 (3)采用內(nèi)存共享技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)SOC的設(shè)計(jì)。首先MP3解碼器內(nèi)部的子模塊采用時(shí)分復(fù)用的方法對(duì)公共RAM進(jìn)行反復(fù)的讀寫,使MP3內(nèi)存最小化。然后MP3的RAM空間與MCU內(nèi)核的存儲(chǔ)單元進(jìn)行共享,在MP