便携式MP3播放器的设计

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1、便携式MP3播放器的设计飞利浦音响系统事业部　杨心怀上海交通大学电机系（200240）　周洁摘要：介绍了便携式MP3播放器及其系统结构以及各个功能单元。在此基础上，对比了现有的基于ARM、DSP和专用解码芯片的几种设计方法。重点介绍了在使用专用解码芯片时，芯片的选择及基应注意的问题。最后，对便携式MP3播放器发展趋势做了一些探讨。关键词：MP3解码芯片　MP3播放器　SOC对于数字音乐产品爱好者来说，便携式MP3播放器并不陌生。国外已经有很多品牌，其中一些成功地进入了国内市场，如新加坡创新科技、韩国三星电子和美国Diamond等公司，国内也有联想和万利达等公司。另外，国内有许多

2、公司正在或准备开发相应的产品。音乐CD具有44.1kHz16Bits立体声的音频质量，一张CD可以存储74min的歌曲(大约15首左右)。如何将这些歌曲无损或基本无损地进行压缩，以便同样的空间存储更多的歌曲是音频信号处理的一个研究方向。通过使用MPEG1Layer3编码技术，可以得到大约以12:1压缩的有损音乐信号。尽管MP3音乐是有损的，它在压缩过程中对功率谱较弱的信号有所丢失，但它同CD原声区别不大，并不影响一般音乐爱好者对音乐的欣赏。MP3大大缩小了声音文件的长度，使音乐的存储和传输更方便。目前Internet网络上MP3音乐资源非常丰富，各种MP3音乐光盘已上市，将原

3、来CD音乐和磁带录音转换为MP3的应用软件包也很多，这都将推动MP3音乐的流行。虽然目前MP3导致的版权纠纷不断，但随着SDMI(SecureDigitalMusicInitiative)标准的推出，版权问题终究会得到解决。由于便携式MP3播放器有体积小、重量轻、连续播放时间长等优点，越来越得到音乐爱好者的青睐，必将取代传统的盒式磁带录音机和CD唱机。1便携式MP3播放器的系统结构MP3播放器的原理框图如图1所示。1.1存储器目前市场上常见的便携式MP3播放器的存储器类型有三大类：·FLASHNandFlash芯片、CompactFlash卡、SMC卡、MMC卡、SD卡、Son

4、y存储棒；·磁性存储器：2.5英寸硬盘，IBM公司的Micro-Driver、Iomega公司的CLICK盘；·光学存储器：Audio-CD、CD-ROM、DVD、Data-play。FLASH芯片具有可靠性高、体积小、无机械触点和重量轻等显著优点，是目前便携式MP3播放器的主流存储器。单片FLASH芯片的容量越来越大，三星半导体已推出256MB的单片NandFLASH芯片，日立和东芝半导体已推出128MB的单片NandFLASH芯片。而且，FLASH的降价幅度和空间都很大。目前32MBFLASH的价格已降至10美元左右，只有1999年初价格的20%，且以后仍有降价空间。可以相

5、信NandFLASH在未来几年仍是便携式MP3播放器的主流存储器。NandFLASH之所以在价格上优于NorFLASH，很大程度上取决于它允许1%坏扇区的标准。而NorFLASH必须是100%的合格，不允许任何一位的损坏。这点是便携式MP3开发过程中必须注意的地方，固件(Firmware)必须有一个标注并避开坏扇区的方法。1.2通讯接口常用的通讯接口有以下几种：打印口，一般设置成ECP或是EPP模式，早期的MP3播放器常使用这种方式进行数据传输，但是由于这种方式需要用户设置计算机的打印口模式，用户使用不方便，因此新型号的MP3播放器已不再采取这种接口方式；USB1.1接口，由于

6、其具有速度快和即插即用等优点，是目前MP3播放器的主流数据传输方式；IEEE1394接口，由于其具有高达350Mbps的传输速度，在采用大容量硬盘作为存储器的高档MP3播放器中，已经开始采用，相信近期会有此类产品推出。当然，USB2.0也会成为以硬盘为基础的MP3播放器的未来接口标准。另外，有的MP3播放器不需通过PC机而直接利用内置Modem通过Internet网络下载音乐。1.3解码芯片目前市场上主要的MP3解码芯片供应商有：ST公司、德国Micronas公司、韩国三星公司等。其主要芯片的性能对比见表1。表1中，便携式MP3播放器的SOC(SystemOnChip)是指集成

7、除数据存储器以外的所有功能模块，包括USB接口和音频CODEC及耳机驱动线路等，SOC-与SOC相比，只缺少音频CODEC。注明MP3CODEC的芯片既可完成MP3解码，也可完成MP3的适时编码。注明CD/MP3的芯片集成有CD-ROM解码器功能，适合做便携式CD/MP3产品。国内有些IC设计公司也瞄准了便携式MP3播放器市场，正在设计开发自己的MP3解码器芯片。但遗憾的是国内的IC设计公司似乎更重视IC的具体实现，不太重视IC的初期创意，因而在这个快速发展的市场上总是处于被动状态，在设计初