用CS43L42音頻解碼器和EP7212嵌入式處理器設(shè)計(jì)的MP3文件播放系統(tǒng)

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作者：時(shí)間：2006-07-13 來源：

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摘要：介紹了CIRRUS LOGIC公司生產(chǎn)的音頻解碼芯片CS43L42與嵌入式處理器EP7212的接口實(shí)現(xiàn)方法，分析了基于嵌入式處理器EP7212/7312和CS43L42芯片的MP3文件播放系統(tǒng)，給出了由其組成的完整硬件連接圖和有效的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：嵌入式處理器；數(shù)字音頻接口DAI；CS43L42；MP3；EP7212

１引言

目前存儲(chǔ)聲音信息的音頻數(shù)據(jù)格式主要有ＰＣＭ文件、ＶＯＣ文件、ＭＩＤＩ文件、ＭＰ３文件等。對導(dǎo)航系統(tǒng)來說，要實(shí)現(xiàn)音頻文件的播放，存儲(chǔ)器容量是一個(gè)需要考慮的問題。由于導(dǎo)航系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間有限，所以要求存儲(chǔ)的文件壓縮率高。與其它文件格式相比，ＭＰ３音頻文件具有較高的壓縮率和不遜色于ＣＤ的音質(zhì)，所以在導(dǎo)航系統(tǒng)中音頻文件的存儲(chǔ)選用ＭＰ３格式。

ＭＰ３的全稱為ＭＰＥＧ１Ｌａｙｅｒ－３音頻文件，ＭＰＥＧＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ在漢語中譯為活動(dòng)圖像專家組，特指活動(dòng)影音壓縮標(biāo)準(zhǔn)。ＭＰＥＧ音頻文件是ＭＰＥＧ１標(biāo)準(zhǔn)中的聲音部分，也叫ＭＰＥＧ音頻層，它根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度劃分為三層，即Ｌａｙｅｒ１、Ｌａｙｅｒ２、Ｌａｙｅｒ３，分別對應(yīng)ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３這三種聲音文件，并根據(jù)不同的用途，使用不同層次的編碼。ＭＰＥＧ音頻編碼的層次越高，編碼器越復(fù)雜，壓縮率也越高，ＭＰ１和ＭＰ２的壓縮率分別為４：１和６：１～８：１，而ＭＰ３的壓縮率則高達(dá)１０：１～１２：１，也就是說，一分鐘ＣＤ音質(zhì)的音樂，未經(jīng)壓縮需要１０ＭＢ的存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過ＭＰ３壓縮編碼后只有１ＭＢ左右。不過ＭＰ３對音頻信號采用的是有損壓縮方式，為了降低聲音失真度，ＭＰ３采取了“感官編碼技術(shù)”，即編碼時(shí)先對音頻文件進(jìn)行頻譜分析，然后再用過濾器濾掉噪音電平，接著通過量化的方式將剩下的每一位重新排列，最后形成具有較高壓縮率的ＭＰ３文件，從而使壓縮后的文件在回放時(shí)能夠達(dá)到比較接近原音源的聲音效果。

雖然ＭＰ３是一種有損壓縮方式，但它以極小的聲音失真換來較高的壓縮比，因此在較多的場合得以應(yīng)用。尤其是隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，ＭＰ３壓縮方式在便攜式電子產(chǎn)品中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，深受追求時(shí)尚、新潮的青年朋友的喜愛。

２ＣＳ４３Ｌ４２播放芯片

ＣＳ４３Ｌ４２是ＣＩＲＲＵＳＬＯＧＩＣ公司生產(chǎn)的音頻解碼芯片，它可工作在１．８～３．３Ｖ，關(guān)掉線性放大器時(shí)功耗僅１６ｍＷ非常適合于ＭＰ３、ＭＤ播放器等低功耗場合的應(yīng)用。該芯片是一款完全意義上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它包括１ｂｉｔＤ／Ａ轉(zhuǎn)換、模擬濾波、音量控制、線性電壓輸出以及耳機(jī)放大器。通過改變主頻率，其允許的輸入采樣頻率可從２ｋ～１００ｋＨｚ變化。該器件具有數(shù)字重音、峰值限制和去加重等特性。此外，由于采用了ＰＯＰＧＵＡＲＤ技術(shù)，ＣＳ４３Ｌ４２還可有效防止加電、斷電時(shí)產(chǎn)生的瞬間沖擊。

ＣＳ４３Ｌ４２具有ＤＡＩ接口，能夠與嵌入式處理器ＥＰ７２１２／７３１２較好的配合。它具有三種模式：雙線模式、ＳＰＩ模式、ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式。通過引腳ＣＰ／ＳＡ和ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０置相應(yīng)狀態(tài)可以設(shè)置這三種模式。當(dāng)ＣＰ／ＳＡ引腳為低電平時(shí)，芯片為ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式，當(dāng)ＣＰ／ＳＡ為高電平時(shí)，只要檢測到引腳ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０電平從低到高變化，則進(jìn)入ＳＰＩ模式，否則為雙線模式。在ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式下，可用ＳＣＬ／ＣＣＬＫ／ＤＩＦ１和ＳＤＡ／ＣＤＩＮ／ＤＩＦ０引腳來設(shè)置數(shù)據(jù)、左／右時(shí)鐘以及主時(shí)鐘之間的關(guān)系。在雙線模式和ＳＰＩ模式下，則可以通過對寄存器進(jìn)行操作來實(shí)現(xiàn)靜音、聲道衰減和音量控制等功能。圖１是ＣＳ４３Ｌ４２的內(nèi)部原理圖，圖２是該芯片的引腳排列示意圖，各引腳的功能如下：

１腳（ＲＳＴ）：復(fù)位信號，低有效。

２腳（ＬＲＣＫ）：左／右?guī)健?/P>

３腳（ＳＤＡＴＡ）：串行音頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隨串行時(shí)鐘引入。

４腳（ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０）：在ＳＰＩ模式下，用于使能控制端口。

５腳（ＳＣＬＫ／ＤＥＭ１）：位時(shí)鐘，等于ＭＣＬＫ的１／２，每幀有１２８位。

６腳（ＶＬ）：數(shù)字電源電壓，典型值為１．８Ｖ～３．３Ｖ。

７腳（ＭＣＬＫ）：２ｘ過采樣時(shí)鐘，僅在從模式下輸入。

圖3

８腳（ＳＣＬ／ＣＣＬＫ／ＤＩＦ１）：串行控制接口時(shí)鐘。

９腳（ＳＤＡ／ＣＤＩＮ／ＤＩＦ０）：串行控制數(shù)據(jù)輸入輸出。

１０腳（Ｎ．Ｃ．）：無連接，懸空。

１１腳（ＣＰ／ＳＡ）：控制模式和等待模式控制。

１２腳（ＶＱ＿ＨＰ）：耳機(jī)靜態(tài)電壓接口。

１３腳（ＲＥＦ＿ＧＮＤ）：連接到模擬地。