摘? 要: 介紹了MICRONAS INTERMENTALL公司出品的MP3解碼芯片組MAS3507D和DAC3550A的特性、內部結構及其具體應用。
關鍵詞: MP3解碼芯片組? 特性? 結構? 應用
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1 MP3概述
作為一場堪稱音樂工業的千禧年風暴，MP3音樂已通過互聯網絡，以雷霆萬鈞之勢席卷全球，給數字音頻領域帶來了一股新的沖擊。MP3是MPEG Layer3的縮寫，它是一種超級聲音文件的壓縮方法。MPEG由音頻和視頻兩部分組成，可以分別進行壓縮。MPEG在音頻上壓縮分為MPEG Layer1、MPEG Layer2、MPEG? Layer3，其中MP3具有最高的壓縮比12:1。在一般沒有壓縮數據的情況下，音頻被數字化時，采樣頻率必須在實際聲音最高頻率的2倍以上。在CD中，聲音最高頻響是20kHz，采樣頻率定為44.1kHz，16位量化。要獲得CD音質的立體聲，每秒鐘的數據量將超過1.4Mbit。采用MP3壓縮，數據量可以縮小到1/12，音質卻沒有損失。如果再進一步壓縮數據量到1/24或更多，依然可以維持相當好的音質，比起通過降低采樣頻率、縮短采樣深度的方法要好得多。
采用MPEG音頻壓縮方法，獲得與CD 一樣的音質。要求的典型數據如表1所示。
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????在MPEG音頻編碼模式中，MP3功能最強大。在同樣的音質條件下，MP3需要的數據量最小。在同樣的數據量條件下，MP3音質最好。
MP3作為高質量音樂壓縮標準，正在進入越來越多人的生活。在因特網上，MP3已成為事實標準，有眾多可供下載MP3音樂文件的站點。今天，有數以千計的藝術家以MP3文件格式發布他們的音樂作品，并不斷涌現MP3編解碼軟件和硬件設備。MAS3507D和DAC3550A解碼芯片組是專為便攜式系統而設計的，并且采用了超大規模集成電路和超低功耗省電模式設計。
對于便攜式系統，主要考慮的是其體積小巧、低功耗、高容量、低價格。MP3播放機主要結構如圖1所示。
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2 MP3解碼芯片組內部結構
MAS3507D和DAC3550A是MICRONAS INTERMENTALL公司專為個人音頻播放器以及MP3因特網音頻播放器設計的芯片組。MAS3507D在一塊芯片上嵌入了RISC DSP CORE，除此之外還有電源管理器(POWER MANAGEMENT)、程序存儲器(INTERNAL ROM)、時鐘管理器(CLOCK MANAGEMENT)、音頻基帶處理器(BASEBAND PROCESSOR)，并有I2S、I2C、PIO等多種接口。MAS3507D的強大功能，使它可以輕松完成MP3音頻解碼，內部結構如圖2所示。DAC3550A是與MAS3507D匹配的高質量的多采樣率DAC，可支持采樣率為8kHz到50kHz，具有內部振蕩器和耳機放大器，它把MP3播放機結構中的后兩部分集成在了一起，使之結構更緊湊。并且它還利用了MICRONAS?? INTERMETALL獨特的多位∑-△技術，使D/A轉換具有高線性、出色的S/N(可達103dBA)。其內部結構如圖3所示。
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3 MP3解碼芯片組性能特點
3.1 MAS3507D的性能
MAS3507D是單芯片解碼芯片，片上具有MPEG? Layer2/3音頻解碼可供選擇使用，可支持音頻廣播和基于存儲器的多媒體回放應用。
數據處理是由高性能的RISC? DSP內核完成的，并具有嵌入式存儲器，通過下載軟件還可實現CELP語音解碼和ADPCM編/解碼。
串行異步MPEG數據流輸入，具有CRC檢測及MPEG 幀同步檢測，并有相應的輔助狀態數據輸出。
完備的電源管理，具有內置的升壓變換器，工作電壓范圍很寬，1.6V～3.6V均可正常工作，可由兩節電池來供電，功耗極低。在3V工作電壓情況下，當fs≤12kHz時，系統功耗低于53mW;當fs<24kHz時，功耗為90mW;當fs>24kHz時，功耗為165mW，并且還具有自動Power-off功能，非常適合于便攜式MPMan。
集成I2S的音頻輸出，可方便地與DAC3550A連接，也可與其它低價格、低功耗、高品質的DAC連接，并可改變輸出的數據格式。
集成了數字、音量、立體聲、聲道混合、低音和高音控制。
3.2 DAC3550A的性能
DAC3550A是與MAC3507D匹配的音頻DAC，內部集成了立體聲耳機放大器和單聲道揚聲器放大器，信噪比可達103dBA;內置時鐘振蕩器并有時鐘輸出提供給MAS3507D，支持采樣率8kHz到50kHz;具有I2S總線音頻輸入和I2C控制總線;寬電壓設計，支持2.7V到5.5V和低功耗模式。
4 應用
MAS3507D和DAC3550A的出現，使MP3的硬件解碼變得更容易，噪聲降至最低，使應用工程師的產品軟、硬件設計變得更簡單，產品設計周期大大縮短。應用MAS3507D和DAC3550A解碼設計的MP3便攜式系統其主板的基本電路框圖如圖4所示。
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通過MCU軟件的設計，可使本已在MAS3507D中存在的功能能在面板上體現，方便地供用戶使用。整機的操作可設置電源開關、隨機播放、音樂簡介播放、重復播放、快進、后退、音量調節、高低音調節、曲目預覽等。MP3解碼芯片組強大功能的體現，可以使MP3便攜式系統成為一個性價比較高的優秀產品。
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參考文獻
1 Micronas Intermentall Data Book，1999.7
2 MP3 技術及系統構成.電子產品世界，1999(9)
3 Electronics Systems Technology&Design，1999(4)