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文献综述
音频编解码器是现代媒体系统的基础核心之一。没有音频编解码器，就不会有现在的数字广播、流媒体服务及音乐发行。首个同时也是最主流的MPEG音频编解码器是1998年面市的MP3[1]。此后，FraunhoferIIS和其他ISO-MPEG成员参与者开发并制造了多种音频编解码器。每个MPEG音频编解码器已经或将会改变我们消费媒体的方式。
数字音频数据信息量大，采用压缩编码技术能获得较高质量的编码效果，数字音频技术已成为当今应用最广泛的技术之一[2-3]。音频压缩是指利用数字信号处理的技术对原始的数字音频信号流进行处理，在不损失其有用信息量的条件下，降低信号的码率的过程，也称压缩编码；其相应的逆过程称为解压缩或解码[4]。
音频压缩技术算法主要可以划分为两大类：波形编码和感知编码。波形编码编译码的计算复杂度相对较低，它是以音频信号的波形为基础，使重建后的音频波形尽可能地和原始波形保持一致。感知编码过程首先要对输入的音频信号的频率和振幅进行分析，然后将其与人的听觉感知模型进行比较，根据比较的结果，去除掉音频信号的不相干部分以及统计冗余部分。这感知编码一般情况下并不能完全恢复原始的音频信号故称其为有损编码或者有损压缩[5]。
MPEG-1音频压缩标准提供了一种高保真度，高压缩比的压缩算法。根据编码算复杂度及编码效率的不同，分为层Ⅰ、层Ⅱ和层Ⅲ3种标准，层次越高编码后的音质就越好，压缩率也越高，其编码的算法也就越复杂，对计算机的能力要求也就越高。层Ⅲ就是应用最为流行的MP3音乐格式，也是目前音频领域中最流行的[6-7]。
MP3全称是MPEGAudioLayer3，狭义的讲就是以MPEGAudioLayer3标准压缩编码的一种音频文件格式。在Internet广泛普及的今天，MP3音乐以其较小数据量和近似完美的播放效果已经成为计算机上和Internet最流行的音乐格式。自韩国世韩(Seahan)公司1998年推出世界上第一台MP3随身听以来，MP3播放器以其小巧的外形，不错的近乎于CD的音质，前卫的功能，越来越受到消费者的青睐，也就成为业界甚至大众媒体关注的一个热门话题。它的记录媒介是芯片或卡，无需转动部件，彻底摆脱了磁带和光碟的束缚，因而抗震和节电性能更好。在市场消费刺激下，各大公司纷纷推出了自己的MP3播放器产品，IC供应商也提供了众多的MP3解码芯片及其解决方案[8]。
解码芯片种类繁多，如具有独立且完整的高适应性，对MPEG1和MPEG2ISO标准的第三层压缩基本流具有良好的解码能力的STA013，它仅需通过一个串行口输入，即可解码输出立体声、单声道或双声道数字信号;拥有高性能低功耗的DSP处理器核的VS1003单芯片；集成数字功放的音频解码芯片WM8978；PHILIPS公司出品的全双工低功耗音频编、解码专用芯片UDA1341TS；基带解码芯片ID200[9-12]以及可以解码MP3，WMA，WAV，MID，FLAC，OGG格式的VS1053芯片等众多芯片可供选择。
目前的MP3解码器主要有2种实现方式:软件解码和硬件解码[13]。目前市场上流行的便携式MP3播放器都是硬件解码，采用专用的解码芯片。解码芯片是决定其音质好坏的关键，质量好的解码芯片所表现出来的音质是那些质量低劣的解码芯片难以相比的。但是高质量的解码芯片的价格也是高昂的，导致便携式MP3播放器的成本偏高。
消费类MP3播放器采用的是单芯片或双芯片方案，国内绝大多数产品都是单芯片方案。单芯片方案是指将微处理器，音频解码器以及一些可选外围如USB，收音等集成在一块集成电路上，这样产品只需要一块芯片加上一点简单的元器件就可以构成一个MP3播放器了，这降低了很多成本，使得产品的外形也更为小巧，但是，这种方案的MP3播放器在音质方面较为欠缺完美；而双芯片方案指的是使用两个芯片，一个作为主控制器，主要处理系统和各种外设功能，而另外一块则仅仅负责音频解码和音效处理，这类方案的播放器较单芯片方案在音质方面较为完美，一般属于高端产品的方案，但是，这类方案的产品在整体结构上较为单一，用户体验效果不佳，而且储存容量一般固定，欲购买大容量的需要花费较多的金钱。为此，本课题设计采用双芯片方案，可扩充容量，可扩展应用，甚至是外设，另外，为了使用户体验效果更佳，本课题设计加入了触摸屏，设计更友好和美观的操作界面，提供接口，供用户编写个性化应用。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、集成度高，处理速度快、性价比高、可靠性高，应用专业性针对性强的优点[14-15]。基于嵌入式系统的以上特点，设计基于VS1053解码的音乐播放器。由于使用了ARM处理器，MP3的解码方法有两种，一是通过在通用嵌入式处理器上进行软件编程完成MP3解码[16-17]，通过对MP3数据格式的解析实现MP3播放。二是通过外部解码芯片解码。前者对处理器运算要求高，在解码高码率的MP3时，STM32的处理能力不足，得不到好的解码效果，而且STM32解码之后还需要外部的DAC来做音频输出，所以采用后者。同时在保证良好的音质与速度的前提下，从功能上也进行多样性的扩展。
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