基于DSP控制的音频解码系统设计

基于DSP控制的音频解码系统设计

 

 

　　文中提出了基于DSP的音频解码系统的研究与实现这一解决方案。本课题的主要目的是：以TI公司的C5000系列通用型DSP芯片TMS320VC5509为核心，完成系统硬件平台的设计以及MP3的解码算法在该硬件平台上的实现。整个系统的硬件平台包括DSP核心模块、FLASH存储器、音频CODEC，电源等模块。该系统通过USB接口与计算机通信，下载MP3格式的数据流，并将其存储在Flash中，然后由DSP读取Flash中的MP3数据流，完成解码工作，并通过CODEC播放。同时可以对DSP进行其他解码算法的软件编程，实现多种数据流格式的音频解码，具有很强的软件升级灵活性，还解决了低功耗的问题。

 

　　本方案采用的TMS320C55x系列是TI公司推出的继C5000系列C5x、C54x后的新型产品。它采用了增强型的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，使用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速地实现各种数字信号处理算法。为方便实际中的应用，C55X系列DSP具有各自不同的硬件结构，如在片存储器和片上外设等，可根据性价比和不同的应用场合灵活选用。由于采用了高度并行硬件结构、模块化设计，使得C55X系列DSP具有功耗低、速度快等优点。主要用在音频压缩、无线通讯等领域。

 

　　音频CODEC芯片采用的是TI公司的TLV320AIC23。它的主要作用是将DSP解码后的PCM音频流通过D/A变换，转换成模拟声音信号进行播放。

　　TLV320AIC23DSPCodec是德州仪器公司2001年推出的高性能单片立体声编码解码器，数据转换字长16/20/24/32可选，工作电压与TMS320C55xDSP的核心和I/O电乐兼容，可实现与C55xDSP串行口的无缝连接，功耗很低，带有的I2C和SPI总线兼容控制接口能使AIC23编码译码器与其他微处理器共同使用。

 

　　其主要特点如下：

　　1)高性能立体声编码解码器：支持8～96kHz采样频率，90DBADC，100DBDAC转换信噪比，1.42～3.6V内核数字供电电压，2.7～3.6V模拟供电电压均与C55xDSP兼容。

　　2)可编程多种串行口数据传输标准：支持I2C和SPI串口数据传输模式，均可以与C55xDSP的McBSP口兼容。

 

　　3)内置放大的立体声输入输出，耳机放大模块输出。

　　4)低功耗电源管理：录音重放模式下19mW，备用状态小于150uW，停止状态小于15uW。

　　AIC23的数字音频接口支持4种数据格式：Right—Justified;Left—Justified;I2S格式;DSP格式。控制接口的SPI模式时序以及数字音频接口的DSP模式时序分别如图6和图7所示。

　　本方案在LIBMAD的基础上对软件进行设计。MAD是一个开源的高精度MPEG音频解码库，支持MPEG-1(LaverI，LaverII和LaverIII)。LIBMAD提供24-hit的PCM输出，完全是定点计算，非常适合在没有浮点支持的平台上使用。使用LIBMAD提供的一系列API，就可以非常简单地实现MP3数据解码工作。在LIBMAD的源代码文件目录下的mad.h文件中，可以看到绝大部分该库的数据结构和API等。

 

　　MP3解码算法比较复杂，并且市面上大部分便携式MP3播放器都采用的是硬件解码器，也就是采用专门的音频解码芯片来实现的，然而随着数字信号处理技术的飞速发展，使得采用通用数字信号处理器实现这一解码算法成为可能，而且存性价比、低功耗和软件升级灵活性上都优于采用硬件解码方案的mp3播放器，成为未来MP3市场的发展方向。