提出了一种依据便携式DAB（Digital Audio Broadcasting，数字音频播送）接纳机的MP3播映器规划计划，并介绍了体系的软硬件规划思路。体系选用ARM7单片机作为体系操控器，运用SD卡存储MP3文件，用ST公司的音频解码芯片STA013完成MP3解码。数字语音信号经过D/A转化器MAX9850转化为模仿语音信号，由耳机输出。
导言
近年来，数字音频播送（Digital Audio Broadcasting，DAB）凭仗其音质好，灵敏度高，频谱运用率高级许多长处引起了世界通讯播送职业的重视，并取得了飞速的发展。广电总局于2006年6月推出的《30~3000 MHz地上数字音频播送体系技能规范》，不只使DAB在我国有了规范的支撑，更对DAB在全国的遍及产生了严重而活跃的影响。考虑到便携式MP3播映器在当今社会的遍及程度与顾客对其的依赖性，在DAB接纳机中交融MP3解码功用对消费市场的开辟是很必要的。本文在不改动一款DAB接纳整机原有功用的基础上，提出了一种恰当参加MP3解码功用的可行性计划。
1体系整体结构
1.1 DAB接纳体系结构
图1 DAB接纳体系结构框图
DAB接纳体系是依据重庆邮电大学微电子要点实验室自主研制的一款名为ID200的基带解码芯片规划而成。
其结构框图如图1所示。ID200具有面积较小、功耗极低一级特性。MCU选用Atmel公司推出的AT91SAM7S64微处理器，该芯片具有64 KB片内高速Flash存储器、32个可编程的复用I/O、SPI和TWI等丰厚的内部集成资源，性价比较高。该接纳体系的灵敏度在3波段与L波段能到达-97 dBm以上。MPEG L2音源解码，支撑48 kHz和24 kHz采样频率，主动识别声道形式，支撑单通道、双通道、立体声。
1.2首要器材挑选
考虑到DAB接纳机的基带解码芯片没有参加MP3解码功用，以及生产本钱、单片机速率、芯片成熟度等要素，选用了ST公司的STA013解码芯片。该芯片具有以下特色：支撑MPEG1、MPEG2与MPEG2.5格局解码；支撑立体声、双声道、单声道解码；支撑8~320 kbps的紧缩速率；串行位流输入和PCM输出接口，支撑I2C总线；低功耗耗费，24 V时为85 mW；10 MHz、1431818 MHz、147456 MHz的外部输入时钟，或内嵌工业规范XTAL晶振，以满意不同频率需求。
因为STA013没有DAC和耳机功放的功用，需选用DAC芯片，这儿选用Maxim公司的MAX9850芯片。该芯片是一款低功耗、高功用的立体声音频DAC，集成了直接驱动耳机放大器，答应放大器输出直接驱动耳机，无需很多隔直%&&&&&%，可节省本钱和布线空间，一起还供给了I2C总线和PCM输出接口。
考虑到便携式整机的开发与存储器的遍及程度，本计划选用MicroSD卡作为音频数据存储单元。MicroSD卡体积超小，却具有着传输速度高、移动灵活性强、安全可靠的许多优势，能够运用于各类的数码产品，不糟蹋产品内部规划的空间。一起，它选用FAT16/32文件体系，且供给了SPI接口，便于顾客文件下载与办理。
2计划原理与规划思路
2.1计划原理
DAB接纳机中交融MP3解码功用的计划如图2所示。这儿首要介绍与MP3解码相关的部分。AT91SAM7S64微处理器运用SPI接口的片选线，最多能与4个隶属设备进行通讯。该体系中MCU的4根SPI片选线别离选中ID200、MicroSD卡、STA013以及液晶显示模块。RF芯片和ADC别离选用Maxim公司的MAX2170和MAX1191.MCU经过SPI总线将存在SD卡中的音频数据读取到MCU内的缓冲器中，然后再经过SPI总线将数据发送到STA013中进行音频解码，解码后的音频数据流能经过PCM输出接口送入MAX9850，经过D/A转化和耳机功放，终究由耳机输出。
图2 DAB结合MP3解码功用的体系计划
STA013首要是靠I2C总线来传输操控信息，串行数据线接纳音频数据。能够将由SDI、SCKR、DATA_REQ三个引脚组成的串行数据线，看成是一个只要SIMO（从机输入主机输出）没有SOMI（从机输出主机输入）的SPI总线。当DATA_REQ置高时，将MCU缓冲器中的数据以尽可能快的速度经过SDI引脚输入STA013，运用SCKR为解码芯片供给串行时钟。当STA013的缓冲区快溢出时将DATA_REQ置低，数据中止传输。MCU的I2C总线与STA013的I2C接口相连，运用其传输指令、初始化解码芯片及操控解码进程。
2.2规划思路
图3 MP3解码体系结构框图
MP3解码体系中各模块的衔接如图3所示。SD存储卡体系界说了SD和SPI两种通讯协议，应用时能够挑选其间一种形式。因为本计划中选用的AT91SAM7S64没有供给硬件的SD总线接口，但供给了SPI总线接口，为了避免用软件方法将I/O口模仿为SD总线接口，这儿选用SPI总线形式进行Micro SD卡与MCU之间的指令和数据通讯。SD卡上电时总是处于SD形式下，假如体系想运用SPI形式进行通讯，能够在SD卡发送复位指令CMD0期间，将主控片选（SD_CSN）信号置低，然后进入SPI形式。经过掉电再上电，能够使SD卡体系从头回到SD形式。Micro SD卡是按簇存储的，一簇中又有32个扇区，每个扇区可寄存512个字节的数据。因为SD卡、STA013和液晶都是经过SPI总线与MCU进行通讯，所以要处理好总线通讯的时序问题。在SD卡初始化时翻开的SPI总线，需求在获取卡信息后封闭，然后翻开LCD的SPI接口；在MP3节目播映时，需求封闭LCD的SPI，翻开STA013的SPI总线。
STA013解码芯片有3个重要的接口，别离是串行输入接口、I2C接口以及PCM输出接口。串行输入接口的SDI、SCKR别离与MCU的SPI总线中的SIMO、SPICLK相连，由DATA_REQ向MCU供给中止信号。PCM输出接口与DAC的I2S接口相连，MCU经过I2C总线接口对MCU和DAC进行操控。在初始化STA013芯片时，必须先经过I2C总线接口写入由ST公司供给的装备文件。
该文件中，奇数项数据是I2C寄存器地址，偶数项数据是相对应的I2C寄存器缺省数值。STA013装备文件解析如图4所示。STA013和DAC的I2C地址别离为1000011和0010011，所以复用MCU的I2C总线接口时不存在设备抵触的问题。
图4 STA013装备文件解析
I2C总线接口读写数据时序如图5所示。
图5 I2C总线读写数据时序示意图
选用Mentor公司的PADS软件制作电路图。依据STA013解码芯片和DAB体系各部分的衔接电路如图6所示。
图6 STA013解码芯片与DAB体系衔接电路
MP3解码的作业流程：
①解码芯片的初始化。初始化STA013包含如下几个过程：硬件复位STA013；SPI初始化；将由ST公司供给的装备文件经过I2C接口写入解码芯片；对解码后的PCM数据、PLL、解码器作业形式以及输入比特流时钟极性等进行装备。
②音频数据的传送。因为STA013具有较强的解码功用，因而当STA013需求数据（DATA_REQ为高）时，须当即经过SDI接口以尽可能快的速度（但要低于20 Mbps）传送给它。能够经过设置SPI总线的SP%&&&&&%LK来完成，这儿将SPI时钟设置为4 MHz.数据以扇区为单位从MCU发向解码芯片的缓冲器，留意在用SPI传送数据时，需将BIT_EN端口置高才能进行有用的传送。STA013会主动决议数据输入与输出传输率的巨细，当其缓冲存储器饱满时，它会停止数据恳求。关于易变的比特流的MP3数据，STA013也能主动处理。别的，它还能依据主动探测到的MP3的采样频率合理调整DAC的时钟。
③对音频数据的解码。经过获取MP3文件帧头来获取一些解码参数，然后主动习惯不同MP3音频流的解码。例如，能够经过解码参数中的采样频率来主动调整音频的输出时钟频率等。
④解码后音频流的输出。可将STA013的SDO（PCM串行数据输出）、SCKT（PCM串行时钟输出）、OCLK（采样时钟）和LRCLK（左右声道时钟输出）引脚，别离与MAX9850的SDIN（串行数据输入）、BCLK（数字音频位时钟输入）、MCLK（主时钟输入）和LRCLK（左右声道时钟输入）相连。解码后音频流经过DAC转化为模仿音频信号后，再经过耳机功放，便可由耳机输出完好的PCM音频。
结语
该规划MP3解码计划是依据一种DAB接纳机所提出的。因为该款DAB接纳机选用的基带解码芯片ID200具有极低功耗性（26 mW/128 kbps），所以MP3解码功用的参加首要要从整机功耗和本钱考虑。而STA013解码芯片既满意低功耗的要求，又具有价格优势，且技能成熟度较高，故成为计划规划首选。但其体积相对较大，在PCB布板时应优化规划，以便契合便携要求。跟着数字化播送在我国的敏捷遍及与DAB技能成熟度的进步，在DAB基带解码芯片中融入MP3解码功用，关于进步整机的便携性、开发简易性起到至关重要的效果，这将是往后优化规划计划的一个重要方向。
