MP3解码电路的IC设计

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:surezheng12345678
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MP3是由动态影像专家组(MPEG,Moving Picture Experts Group)提出的一种有损压缩的音频格式,它是利用人耳对不同频率的声音敏感程度也不同的特性,对不同的频段使用不同的压缩率,来保证信号不失真。由于MP3有较高的压缩率和良好的音质,所以它现在成为了最受欢迎,传播率也最为广泛的一种音频格式,而且,MP3功能也是现在所有电子设备中必不可少的一项功能。所以,对MP3解码电路的研究就显得尤为重要。目前,MP3解码器大部分都是基于DSP或者CPU的软件解码,这种解码方式功耗高、成本高,并不适于集成到其他电子设备上。而采用硬件电路进行MP3解码,能够大幅地降低电路的功耗,而且速度快、效率高,并且节省CPU资源。除此之外,还可以将整个MP3解码电路模块整合为IP核,方便其集成到其他SOC设计以及电子产品中。本文主要研究了 MP3文件的码流格式和MP3解码的原理,详细分析并优化了霍夫曼解码、反量化、重排序、立体声处理、混叠重建、IMDCT、子带综合滤波等各个解码模块的算法。其中,霍夫曼解码模块采用构造霍夫曼树的方法实现解码,有效的回避了不同码字间的相关性;反量化的部分使用了除8查表法,大大减小了数据占用空间;IMDCT以及子带综合滤波采用了快速算法实现,大大减少了运算量以及RAM、ROM资源的使用。本文还用VerilogHDL硬件描述语言对各个模块进行了 RTL级电路设计,并进行了 modelsim仿真,所有模块的仿真结果均与C语言解码结果进行了对比,最终仿真结果也能够正确播放。此外,本文还在Altera公司的DE2-115FPGA开发板上进行了验证,结果表明,所设计的MP3解码电路能够进行MP3音频的实时播放,且音质良好。最后,本文还完成了 MP3解码电路的DC综合并使用SMIC18工艺库进行数字后端的版图设计,完成了整个IC设计的流程。
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