【摘 要】
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本文所研究的课题主要是使用Garfield芯片研究和开发MP3实时解码器,在便携式设备上实现实时播放MP3音乐的功能.MP3,即MPEG Audio LayerⅢ,是一种常见的数字音乐压缩格式.Garf
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本文所研究的课题主要是使用Garfield芯片研究和开发MP3实时解码器,在便携式设备上实现实时播放MP3音乐的功能.MP3,即MPEG Audio LayerⅢ,是一种常见的数字音乐压缩格式.Garfield系统级芯片是以嵌入式ARM7TDMI微处理器为核心、内部包括eSRAM高速内存和MMA多媒体加速器等外围设备在内的系统级嵌入式处理器.该MP3解码器根据Garfield系统级芯片的特点,使用了定点算法和硬件加速方法对MP3解码算法进行优化,提升软件的运行速度,并通过优化程序设计结构、充分利用片内eSRAM进一步提高解码性能.本文首先简要介绍了MP3的数据结构和MP3音乐的解码处理过程及其相应特点,并研究了不同的MP3解码过程对解码性能和输出音质的影响.随后本文设计实现了定点数值算法,详细分析了主要运算过程并研究了不同优化方法下得到的解码性能,给出了进行定点优化的最佳算法,并对定点解码的音质进行了分析.在此基础上本文进一步研究了Garfield系统级芯片内置的专用多媒体加速器(MMA)的原理和结构并开发了MMA的软件仿真环境,同时设计了MMA的控制与状态接口和MMA软件接口函数.解码性能分析表明,MP3解码过程引入硬件加速设备可以显著改善解码速度,提高CPU、总线和内存的使用效率.本文还介绍了其他辅助性优化设计手段,包括快速DCT/IDCT算法设计和程序结构优化等.最后本文提供了MP3解码系统的验证结果和分析结论.目前Garfield系统已经制成样机,并在样机上完成了对硬件加速器的设计方案的验证,成功运行了定点MP3解码软件.对样机的测试结果表明系统的最终解码性能约为29.755MIPS,定点算法的输出音质约为46dB,完全达到了设计指标.
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