便携式MP3播放器的设计
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:514
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，国内有许多公司正在或准备开发相应的产品。
音乐cd具有44.1khz 16bits 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mpeg1 layer3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(secure digital music initiative)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：
·flash nand flash芯片、compact flash卡、smc卡、mmc卡、sd卡、sony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nand flash芯片，日立和东芝半导体已推出128mb的单片nand flash芯片。而且，flash的降价幅度和空间都很大。目前32mb flash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。可以相信nand flash在未来几年仍是便携式mp3播放器的主流存储器。nand flash之所以在价格上优于nor flash，很大程度上取决于它允许1%坏扇区的标准。而nor flash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(system on chip)是指集成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，在设计初期即使跟踪了国外比较先进的ic，
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，国内有许多公司正在或准备开发相应的产品。
音乐cd具有44.1khz 16bits 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mpeg1 layer3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(secure digital music initiative)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：
·flash nand flash芯片、compact flash卡、smc卡、mmc卡、sd卡、sony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nand flash芯片，日立和东芝半导体已推出128mb的单片nand flash芯片。而且，flash的降价幅度和空间都很大。目前32mb flash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。可以相信nand flash在未来几年仍是便携式mp3播放器的主流存储器。nand flash之所以在价格上优于nor flash，很大程度上取决于它允许1%坏扇区的标准。而nor flash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(system on chip)是指集成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，在设计初期即使跟踪了国外比较先进的ic，
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