作原理
一个完整MP3播放器要分几个部分:中央处理器、解码器、存储设备、主机通讯端口、音频DA和功放、显示界面和控制键、其中中央处理器和解码器是整个系统地核心。这里的中央处理器我们通常成为MCU(单片微处理器),简称单片机。它运行MP3的整个控制程序,也称为fireware(或者固件程序)。控制MP3的各个部件的工作:从存储设备读取数据送到解码器解码;和主机连接时完成和主机的数据交换;接收控制按键的操作;显示系统运行状态等任务。解码器是芯片中的一个硬件模块,或者说是硬件解码(有的MP3播放机是软件解码,由高速中央处理器完成)。它可以直接完成各种格式MP3数据流的解码操作,并输出PCM或I2S格式的数字音频信号10。
本课题来源于生产实践
f存储设备是MP3播放机的重要部分,通常的MP3随身听都是采用半导体存储器(FLASHMEMORY)或者硬盘(HDD)作为储存设备的11。它通过接收储存主机通讯端口传来的数据(通常以文件形式),回放的时候MCU读取存储器中的数据并送到解码器。数据的存储是要有一定格式的,众所周知,PC管理磁盘数据是以文件形式,MP3亦不例外,最常用的办法就是直接利用PC的文件系统来管理存储器,微软操作系统采用的是FAT文件系统,这也是最广泛使用的一种12。播放机其中一个任务就是要实现FAT文件系统,即可以从FAT文件系统支持的磁盘中按文件名访问并读出其中的数据。
主机通讯端口是MP3播放机和PC机交换数据的途径,PC通过该端口操作MP3播放机存储设备中的数据,拷贝、删除、复制文件等操作。目前最广泛使用的是USB总线,并且遵循微软定义的大容量移动存储协议规范,将MP3播放机作为主机的一个移动存储设备。这里需要遵循几个规范:USB通信协议、大容量移动存储器规范和SCSI协议1315。
音频DAC是将数字音频信号转换成模拟音频信号,以推动耳机、功放等模拟音响设备。这里要介绍一下数字音频信号。数字音频信号是相对模拟音频信号来说的。我们知道声音的本质是波,人们能听到的声音频率在20Hz到20kHz之间,称为声波。模拟信号对波的表示是连续的函数特性,基本的原理是不同频率和振幅的波叠加在一起。数字音频信号是对模拟信号的一种量化,典型方法是对时间坐标按相等的时间间隔做采样,对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值,每个数值对应相应抽样点的振幅值,按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是ADC(模拟数字转换)过程,DAC(r