嵌入式GPS语音导航系统中MP3的解码与播放
近年来，电子技术的迅猛发展，使得嵌入式系统在越来越广泛的领域得到应用。嵌入式系统平台的功能也越来越强大，复杂度也越来越高，同时对其开发的难度和要求也越来越高。在开发过程中需要将应用软件和系统软件作为一个整体考虑，而且软件和硬件的联系也更加密切。所以，嵌入式系统的开发是一个复杂的过程。随着嵌入式系统性能的大幅度提高，老式的GPS导航仪已开始向嵌入式方向发展。嵌入式GPs导航仪已越来越便携，功能越来越强大，语音导航和媒体功能已成为嵌入式GPS导航仪的一大突出的亮点。所以，MP3音频解码与播放技术现已成为嵌入式GPS导航系统中的一项基本技术。MP3的全称是MPEG Audio Layer 3，是目前流行的一种音频编码方案。它是1992年制定的MPEG－1标准的一部分，MPEG标准由系统、视频和伴音三部分组成。其中伴音标准共分三层，MP3作为其中的第三层，是运算复杂度最高而压缩效果最好的一层。比起传统的CD格式来，其音效已相差无几，但数据量却不及CD的十分之一。同时，MP3播放器的便携性和续航能力都比CD有大幅度的提高。MP3最初应用于数字音频广播以及数字电视伴音等；之后，随着其流行程度的提高，在其他场合，尤其是互联网音乐和便携式娱乐设备上也开始大量使用MP3格式；现在，几乎所有便携式语音导航设备都采用MP3作为其音频媒体格式。本文主要介绍了基于ARM核心的嵌入式GPS导航系统平台下MP3音频文件的解码技术。以便利用自行设计的方案在Windows CE．NET系统下运用三星公司S3C2410平台，从而实现MP3的解码播放功能。
1 MP3解码原理
1．1 MP3的文件格式
MP3文件由数量不等且相互独立的帧(frame)组成，每个帧包含1152个采样信息，一个MP3每帧包含帧头、错误校验、音频数据和辅助数据四部分。图1所示是MP3的帧结构示意图。MP3文件的最后128字节通常包含有ID3v1标签，并附加有用户定制的文件附加内容，如歌曲名称、演唱者、风格说明等。
1．2 MP3解码流程
原始PCM(脉冲编码调制)音频数据在经过压缩编码之后将得到MP3码流，MP3解码就是把MP3码流恢复成原始的PCM数据。MP3数据以帧为单位，解码应首先根据同步信息及错误校验CRC模块找出MP3帧在码流中的位置，并由此确定帧头、CRC校验、音频数据及辅助数据的所在位置。
图2所示是MP3的解码流程，它主要包括哈夫曼解码、反量化、反重排序、立体声解码、混叠消除、IMDCT、频率反转补偿、子带合成滤波等。图2中的预处理的作用是读取头部数据并将需要的信息按结构存放起来，以便后续解码。
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