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正文摘录:

唐钦等：基于FPGA的MP3播趣墨遮让基于FPGA的MP3播放器设计唐钦，张家栋，霍凯(北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044)摘要：介绍了MP3播放器的工作原理，并介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)器件的设计思想和实现。根据系统要求，整个设计为6大模块，各模块采用VHDL或图形法设计。使用QuartusII软件进行了编译和仿真，给出了仿真波形和仿真结果，基本达到了预期要求。由于FPGA具有高密度、可编程及有强大的EDA软件支持等特点，所以该设计具有功能强、灵活和可靠性高等特点，具有一定的实用价值。关键词：FPGA；MP3；解码器；编码器中图分类号：TP332.1文献标识码：B文章编号：1004—373X(2007)06—050—03DesignofMP3PlayerBasedonFPGATANGQin，ZHANGJiadong，HUOKai(SchoolofMechanical&ElectronicControlEngineering.BeijingJiaotongUniversity，Beijing，100044，China)Abstract：ThispaperintroducestheworkprincipleofMP3players，andintroducesthedesignthoughtsandrealizationbasedOnFPGA.Accordingtothedemandofthesystem，thewholesystemconsistsof6modules，andeachmoduleadoptsVHDLorthesketchmethodtodesign.Werealizetheeditionandtranslation，imitationbytheQuartusII，andprovethatitisuptotheexpecteddesire.Onhighdensity，highspeedandstrongfieldprogrammableability，youcanseeithassomeadvanta—gesofstrongfunction。modifyconvenientandhighdependability.Ithascertainlypracticalnatureandspreadingvalue.Keywords：FPGA；MP3；decoder；encoder1引言随着电脑普及，互联网飞速发展，人们生活水平逐步提高，欣赏音乐成为人们生活的组成部分。MP3播放器体积小、重量轻、便于携带、使用方便、不怕振动、无机械故障，而且MP3播放、录音、复读和U—Disk这4个基本功能正好符合时代发展的需要，因此，MP3的使用价值越来越体现，MP3市场也开始出现巨大的发展机会。MP3(MPEG一1AudioLayer3)是一个专门针对音乐和语音数据进行设计，在低比特率下提供高保真音频的压缩标准。MPEG一1Layer一3标准是建立在现代感知音频编码的技术上的，充分考虑到人耳的特性因而能够从一个原始CD音频中压缩12倍的音频数据而不损失丝毫声音品质。本文举例说明，如何利用现场可编程门阵列(FPGA)器件的粘合逻辑设计实现MP3的应用功能。2MP3播放器的系统要求MP3播放器主要有下载模式和播放模式这两个基本工作模式。在下载模式中，PC机上运行的软件允许用户下载MP3文件到播放器的闪存中。所需的音乐文件一旦收稿日期：2006—07—3150下载完，只要把播放器与PC机断开，就可以通过耳机或音箱播放下载的音乐。MP3播放机有多种播放选择控制，如PI。AY(播放)、REW(快退)、FWD(快进)、STOP(停止)、VOL+(增加音量)、VOL一(减小音量)、REC(录音)和循环播放等功能。MP3播放机包含可输入到PC的软件。软件提供用户接口以便通过PC并行端口或USB端口选择、定序和下载不同音乐的MP3文件到播放机。3MP3播放器的工作原理3.1MP3的算法分析MP3数据均以帧为单元，每帧由帧首部、边带信息、编码数据和辅助数据等4个主要部分组成，每帧包括1152个压缩PCM采样点数据。设MP3的PCM采样频率为samplefreq，则可由式(1)得出每帧的时间；假设MP3位速率为bitrate，则可由式(2)求出帧的数据长度。1152sample—freqbitrate(1)(2)sample—freqCD音质的音乐一般为双声道立体声，采样频率为44.1kHz，位速率为128kb／s，则得每帧播放时间约为0.02612ms，每一帧需要处理的数据长度约为418B，为