一款基于SPCA751A的MP3播放器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　MP3壓縮音樂的方式是通過一個(gè)運(yùn)算法則，去掉聲音中高頻與低頻的部分，大幅刪減不必要的容量浪費(fèi)，同時(shí)保留了人類所能感受到的音頻部分。因此，它的好處在于大幅降低了數(shù)字聲音文件的容量，而不會(huì)破壞原來的音質(zhì)。在MP3的運(yùn)算法則下，音質(zhì)越低的聲音可以得到越高的壓縮比例。以CD音質(zhì)的Wave文件來說，如抽樣分辨率為16bit，抽樣頻率為44.1kHz，聲音模式為立體聲，那么存儲(chǔ)1秒鐘CD音質(zhì)的Wave文件，必須要用掉16bit×44100×2=1411200bit，也就是相當(dāng)于1411.2kbit的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)介質(zhì)的負(fù)擔(dān)很大。而通過MP3格式壓縮后，文件便可以壓縮為原來的1/10到1/12，每一秒鐘的MP3只需大約U2-128kbit就可以了。

　　MP3播放系統(tǒng)分為便攜式和非便攜式兩種。對于非便攜式，要考慮和其他CD音樂格式的共容性。對于便攜式系統(tǒng)，主要考慮的是其體積小巧、低功耗、高容量、低價(jià)格。

　　系統(tǒng)簡介

　　bsp; 便攜式MP3播放器的系統(tǒng)框圖如圖1所示，各部分的功能說明如下：

　　圖1 便攜式MP3播放器系統(tǒng)框圖

　　1. 解碼部分：這是MP3播放器的核心部件，采用硬件解碼技術(shù)。

　　2. 存儲(chǔ)部分：目前一般采用32MB的FLASH存儲(chǔ)器，32MB的存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)36分鐘128kbps(達(dá)到CD音質(zhì))的音樂，如果是播放16kbps的壓縮話音，可以存儲(chǔ)4個(gè)小時(shí)的內(nèi)容。

　　3. 接口部分：一般通過PC的并口或USB口進(jìn)行MP3文件的下載，并口的傳輸速率較低，USB口的傳輸速率可以高達(dá)12Mbps。

　　4.電源管理：便攜式MP3的體積小，只用1到2只AAA電池供電，因此采用低電壓以及進(jìn)行有效的功率管理是非常必要的。

　　音頻解碼芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　SPCA751A是凌陽科技公司生產(chǎn)的單片信號處理芯片，是一個(gè)MPEG Layer2.5音頻專用解碼芯片，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于一些便攜式的MP3播放器設(shè)計(jì)中。它可支持對8—320Kbps基本數(shù)據(jù)流的解碼，支持的取樣頻率范圍為8KHz—48KHz，非常適合于MPEG的音頻解碼，并帶有數(shù)字語音錄音的MPEG播放模塊，具有很高的性能/價(jià)格比。解碼后的信號是可以直接輸出到DAC的立體聲、單聲道或雙聲道的數(shù)字信號，SPCA751A與DAC的接口是可編程的。只要通過通用的串行I/O口和控制接口就能對MPEG比特流進(jìn)行輸入/輸出和回放控制，系統(tǒng)控制器能很輕易的對MPEG音頻信號進(jìn)行解碼。通過一個(gè)通用的可編程I2S接口，就能把一解碼的音頻PCM數(shù)據(jù)輸出到外部的DAC中，因此，大多數(shù)常用的音頻DAC都能和SPCA751A兼容。

　　對于嵌入式的語音錄音，SPCA751A具有高品質(zhì)的10位8KHz采樣頻率的ADC?；赟ACM_S480或者SACM_S3200的運(yùn)算法則，語音可以分別被壓縮到4.8Kbps和32Kbps，而保持原始的語音效果。

　　SPCA751A使用的電源為3.0V~3.6V，它可以從其本身使用的16.934MHz晶振通過鎖相環(huán)與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。SPCA751A信號處理器的工作頻率可以達(dá)到34MHz而功耗很少，這就使得SPCA751A特別適合于便攜式系統(tǒng)。

　　SPCA751A芯片的內(nèi)部功能如圖2所示，其主控制器只要具有足夠的I/O口、能訪問閃存和驅(qū)動(dòng)LCD即可。

　　圖2 SPCA751A內(nèi)部功能圖

　　為了適合數(shù)字錄音應(yīng)用的需要，SPCA751A有一個(gè)適合于語音波段的Σ-ΔADC，轉(zhuǎn)換器的電路包括兩個(gè)主要模塊：ADC模塊和內(nèi)部參考偏置電壓模塊，后者為一個(gè)帶有10位諧和音的15位數(shù)據(jù)格式。

　　ADC模塊包括麥克風(fēng)放大器、一個(gè)可編程增益放大器(PGA)、一個(gè)模擬過采樣調(diào)節(jié)器和十進(jìn)制數(shù)據(jù)濾波器。PGA增益可以從-12dB到12dB(-12，-6，0，6，12dB)，當(dāng)過采樣信號頻率為1.024MHz時(shí)，調(diào)節(jié)器是一個(gè)Σ-Δ反饋回路，它完成微分模擬信號輸入到脈沖密度調(diào)整單比特?cái)?shù)字信號輸出的轉(zhuǎn)換。

　　圖3 MPEG音頻播放器系統(tǒng)框圖

　　CEI表示主控制器是否可以接收數(shù)據(jù) 設(shè)置初始化參數(shù)：IDF+512字節(jié)數(shù)據(jù) 設(shè)置比特流：ID6+512字節(jié)比特流 設(shè)置命令：ID(低位字節(jié))+命令(高位字節(jié))