摘? 要: 介紹了MICRONAS INTERMENTALL公司出品的MP3解碼芯片組MAS3507D和DAC3550A的特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: MP3解碼芯片組? 特性? 結(jié)構(gòu)? 應(yīng)用
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1 MP3概述
作為一場(chǎng)堪稱音樂(lè)工業(yè)的千禧年風(fēng)暴，MP3音樂(lè)已通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以雷霆萬(wàn)鈞之勢(shì)席卷全球，給數(shù)字音頻領(lǐng)域帶來(lái)了一股新的沖擊。MP3是MPEG Layer3的縮寫(xiě)，它是一種超級(jí)聲音文件的壓縮方法。MPEG由音頻和視頻兩部分組成，可以分別進(jìn)行壓縮。MPEG在音頻上壓縮分為MPEG Layer1、MPEG Layer2、MPEG? Layer3，其中MP3具有最高的壓縮比12:1。在一般沒(méi)有壓縮數(shù)據(jù)的情況下，音頻被數(shù)字化時(shí)，采樣頻率必須在實(shí)際聲音最高頻率的2倍以上。在CD中，聲音最高頻響是20kHz，采樣頻率定為44.1kHz，16位量化。要獲得CD音質(zhì)的立體聲，每秒鐘的數(shù)據(jù)量將超過(guò)1.4Mbit。采用MP3壓縮，數(shù)據(jù)量可以縮小到1/12，音質(zhì)卻沒(méi)有損失。如果再進(jìn)一步壓縮數(shù)據(jù)量到1/24或更多，依然可以維持相當(dāng)好的音質(zhì)，比起通過(guò)降低采樣頻率、縮短采樣深度的方法要好得多。
采用MPEG音頻壓縮方法，獲得與CD 一樣的音質(zhì)。要求的典型數(shù)據(jù)如表1所示。
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????在MPEG音頻編碼模式中，MP3功能最強(qiáng)大。在同樣的音質(zhì)條件下，MP3需要的數(shù)據(jù)量最小。在同樣的數(shù)據(jù)量條件下，MP3音質(zhì)最好。
MP3作為高質(zhì)量音樂(lè)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，正在進(jìn)入越來(lái)越多人的生活。在因特網(wǎng)上，MP3已成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，有眾多可供下載MP3音樂(lè)文件的站點(diǎn)。今天，有數(shù)以千計(jì)的藝術(shù)家以MP3文件格式發(fā)布他們的音樂(lè)作品，并不斷涌現(xiàn)MP3編解碼軟件和硬件設(shè)備。MAS3507D和DAC3550A解碼芯片組是專為便攜式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，并且采用了超大規(guī)模集成電路和超低功耗省電模式設(shè)計(jì)。
對(duì)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。MP3播放機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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2 MP3解碼芯片組內(nèi)部結(jié)構(gòu)
MAS3507D和DAC3550A是MICRONAS INTERMENTALL公司專為個(gè)人音頻播放器以及MP3因特網(wǎng)音頻播放器設(shè)計(jì)的芯片組。MAS3507D在一塊芯片上嵌入了RISC DSP CORE，除此之外還有電源管理器(POWER MANAGEMENT)、程序存儲(chǔ)器(INTERNAL ROM)、時(shí)鐘管理器(CLOCK MANAGEMENT)、音頻基帶處理器(BASEBAND PROCESSOR)，并有I2S、I2C、PIO等多種接口。MAS3507D的強(qiáng)大功能，使它可以輕松完成MP3音頻解碼，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DAC3550A是與MAS3507D匹配的高質(zhì)量的多采樣率DAC，可支持采樣率為8kHz到50kHz，具有內(nèi)部振蕩器和耳機(jī)放大器，它把MP3播放機(jī)結(jié)構(gòu)中的后兩部分集成在了一起，使之結(jié)構(gòu)更緊湊。并且它還利用了MICRONAS?? INTERMETALL獨(dú)特的多位∑-△技術(shù)，使D/A轉(zhuǎn)換具有高線性、出色的S/N(可達(dá)103dBA)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。
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3 MP3解碼芯片組性能特點(diǎn)
3.1 MAS3507D的性能
MAS3507D是單芯片解碼芯片，片上具有MPEG? Layer2/3音頻解碼可供選擇使用，可支持音頻廣播和基于存儲(chǔ)器的多媒體回放應(yīng)用。
數(shù)據(jù)處理是由高性能的RISC? DSP內(nèi)核完成的，并具有嵌入式存儲(chǔ)器，通過(guò)下載軟件還可實(shí)現(xiàn)CELP語(yǔ)音解碼和ADPCM編/解碼。
串行異步MPEG數(shù)據(jù)流輸入，具有CRC檢測(cè)及MPEG 幀同步檢測(cè)，并有相應(yīng)的輔助狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出。
完備的電源管理，具有內(nèi)置的升壓變換器，工作電壓范圍很寬，1.6V～3.6V均可正常工作，可由兩節(jié)電池來(lái)供電，功耗極低。在3V工作電壓情況下，當(dāng)fs≤12kHz時(shí)，系統(tǒng)功耗低于53mW;當(dāng)fs<24kHz時(shí)，功耗為90mW;當(dāng)fs>24kHz時(shí)，功耗為165mW，并且還具有自動(dòng)Power-off功能，非常適合于便攜式MPMan。
集成I2S的音頻輸出，可方便地與DAC3550A連接，也可與其它低價(jià)格、低功耗、高品質(zhì)的DAC連接，并可改變輸出的數(shù)據(jù)格式。
集成了數(shù)字、音量、立體聲、聲道混合、低音和高音控制。
3.2 DAC3550A的性能
DAC3550A是與MAC3507D匹配的音頻DAC，內(nèi)部集成了立體聲耳機(jī)放大器和單聲道揚(yáng)聲器放大器，信噪比可達(dá)103dBA;內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器并有時(shí)鐘輸出提供給MAS3507D，支持采樣率8kHz到50kHz;具有I2S總線音頻輸入和I2C控制總線;寬電壓設(shè)計(jì)，支持2.7V到5.5V和低功耗模式。
4 應(yīng)用
MAS3507D和DAC3550A的出現(xiàn)，使MP3的硬件解碼變得更容易，噪聲降至最低，使應(yīng)用工程師的產(chǎn)品軟、硬件設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單，產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期大大縮短。應(yīng)用MAS3507D和DAC3550A解碼設(shè)計(jì)的MP3便攜式系統(tǒng)其主板的基本電路框圖如圖4所示。
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通過(guò)MCU軟件的設(shè)計(jì)，可使本已在MAS3507D中存在的功能能在面板上體現(xiàn)，方便地供用戶使用。整機(jī)的操作可設(shè)置電源開(kāi)關(guān)、隨機(jī)播放、音樂(lè)簡(jiǎn)介播放、重復(fù)播放、快進(jìn)、后退、音量調(diào)節(jié)、高低音調(diào)節(jié)、曲目預(yù)覽等。MP3解碼芯片組強(qiáng)大功能的體現(xiàn)，可以使MP3便攜式系統(tǒng)成為一個(gè)性價(jià)比較高的優(yōu)秀產(chǎn)品。
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參考文獻(xiàn)
1 Micronas Intermentall Data Book，1999.7
2 MP3 技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成.電子產(chǎn)品世界，1999(9)
3 Electronics Systems Technology&Design，1999(4)