1 引言
近几年，MP3音频产品受到消费者的青睐，而高质量的音效是当前MP3音频产品发展的重要趋势。MP3文件解码一般采用软件解码和硬件解码两种方法。硬件解码实现简单，但需增加硬件成本。软件解码需占用大量CPU时间，实现难度大，但成本低、处理灵活，只要CPU具有足够的处理速度则是一种很好选择。本文介绍了MP3文件播放系统硬件和软件设计，采用Cirrus LogIC公司的EP9315处理器和UDA1341编解码器，并介绍了基于μC／OS-II开源实时操作系统的MP3解码原理，播放函数以及硬件接口初始化等。
2 MP3编解码原理
MP3是MPEG-1 Atdio Layer-3的缩写，它是一套完整的基于感知的音频编码算法。这一算法应用了心理声学模型可达到1：12的压缩比率。心理声模型应用于人耳特性，最大限度保持原始声音质量。MPEG-1 Audio编码对象是20 Hz～20 000 Hz的宽带声音，采用感知子带编码，也叫做子带编码(sub-band coding，SBC)，从而达到既压缩声音数据又尽可能保持声音原有质量的目的。SBC编码对象不局限于话音数据和某一种声源。具体思想是：首先把时域中的声音数据变换到频域，对频域内的子带分量分别量化和编码，根据心理声学模型确定样本精度，从而达到压缩数据量的目的。子带编码的理论根据是听觉系统的掩蔽特性，主要是利用频域掩蔽特性，编码过程中保留信号带宽，但是却扔掉被掩蔽的信号，因此编码后还原(解码、重构)的声音信号与编码前的声音信号不相同，但人的听觉系统很难分辨出它们的差别。因此，对于听觉系统，这种压缩是"无损压缩"。
当打开MP3文件后，播放器首先试图对帧进行同步，然后分别读取通道息及增益因子等数据，再进行霍夫曼解码，至此已获得解压数据。但这些数据不能播放，它们仍处于频域，若要播放，还需将其通过特定手段由频域变换到时域。然后再分别进行立体化处珲、抗锯齿处理、IMDCT变换、IDCT变换及窗口化滑动处理。这样得到的数据就可进行D／A转换并播放。
MP3歌曲的解码是一个非常复杂的过程，可通过Start_mp3_decode()解码函数完成。另外，还需给解码函数进行供给数据、针对音频接口的初始化、针对播放过程的初始化等操作。
3 系统硬件设计
3.1 系统结构分析
本系统以EP9315为核心，包括Philips公司的UDA1341型立体声音频编解码器、SDRAM、Flash存储器。处理器通过IIS接口控制音频数据在系统内存(SDRAM)与UDA1341之间传输。通过L3控制端口实现UDA1341的配置和控制，本设计系统MP3采用USB Host结构，使用时需插U盘。系统结构图如图1所示。
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