用CS43L42音频解码器和EP7212嵌入式处理器设计的MP3文件播放系统

——

作者：时间：2006-07-13 来源：

加入技术交流群
- 扫码加入
  和技术大咖面对面交流
  海量资料库查询

摘要：介绍了CIRRUS LOGIC公司生产的音频解码芯片CS43L42与嵌入式处理器EP7212的接口实现方法，分析了基于嵌入式处理器EP7212/7312和CS43L42芯片的MP3文件播放系统，给出了由其组成的完整硬件连接图和有效的软件实现方法。

关键词：嵌入式处理器；数字音频接口DAI；CS43L42；MP3；EP7212

１引言

目前存储声音信息的音频数据格式主要有ＰＣＭ文件、ＶＯＣ文件、ＭＩＤＩ文件、ＭＰ３文件等。对导航系统来说，要实现音频文件的播放，存储器容量是一个需要考虑的问题。由于导航系统的存储空间有限，所以要求存储的文件压缩率高。与其它文件格式相比，ＭＰ３音频文件具有较高的压缩率和不逊色于ＣＤ的音质，所以在导航系统中音频文件的存储选用ＭＰ３格式。

ＭＰ３的全称为ＭＰＥＧ１Ｌａｙｅｒ－３音频文件，ＭＰＥＧＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ在汉语中译为活动图像专家组，特指活动影音压缩标准。ＭＰＥＧ音频文件是ＭＰＥＧ１标准中的声音部分，也叫ＭＰＥＧ音频层，它根据压缩质量和编码复杂程度划分为三层，即Ｌａｙｅｒ１、Ｌａｙｅｒ２、Ｌａｙｅｒ３，分别对应ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３这三种声音文件，并根据不同的用途，使用不同层次的编码。ＭＰＥＧ音频编码的层次越高，编码器越复杂，压缩率也越高，ＭＰ１和ＭＰ２的压缩率分别为４：１和６：１～８：１，而ＭＰ３的压缩率则高达１０：１～１２：１，也就是说，一分钟ＣＤ音质的音乐，未经压缩需要１０ＭＢ的存储空间，而经过ＭＰ３压缩编码后只有１ＭＢ左右。不过ＭＰ３对音频信号采用的是有损压缩方式，为了降低声音失真度，ＭＰ３采取了“感官编码技术”，即编码时先对音频文件进行频谱分析，然后再用过滤器滤掉噪音电平，接着通过量化的方式将剩下的每一位重新排列，最后形成具有较高压缩率的ＭＰ３文件，从而使压缩后的文件在回放时能够达到比较接近原音源的声音效果。

虽然ＭＰ３是一种有损压缩方式，但它以极小的声音失真换来较高的压缩比，因此在较多的场合得以应用。尤其是随着数字技术的发展，ＭＰ３压缩方式在便携式电子产品中得到了越来越广泛的应用，深受追求时尚、新潮的青年朋友的喜爱。

２ＣＳ４３Ｌ４２播放芯片

ＣＳ４３Ｌ４２是ＣＩＲＲＵＳＬＯＧＩＣ公司生产的音频解码芯片，它可工作在１．８～３．３Ｖ，关掉线性放大器时功耗仅１６ｍＷ非常适合于ＭＰ３、ＭＤ播放器等低功耗场合的应用。该芯片是一款完全意义上的数模转换器，它包括１ｂｉｔＤ／Ａ转换、模拟滤波、音量控制、线性电压输出以及耳机放大器。通过改变主频率，其允许的输入采样频率可从２ｋ～１００ｋＨｚ变化。该器件具有数字重音、峰值限制和去加重等特性。此外，由于采用了ＰＯＰＧＵＡＲＤ技术，ＣＳ４３Ｌ４２还可有效防止加电、断电时产生的瞬间冲击。

ＣＳ４３Ｌ４２具有ＤＡＩ接口，能够与嵌入式处理器ＥＰ７２１２／７３１２较好的配合。它具有三种模式：双线模式、ＳＰＩ模式、ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式。通过引脚ＣＰ／ＳＡ和ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０置相应状态可以设置这三种模式。当ＣＰ／ＳＡ引脚为低电平时，芯片为ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式，当ＣＰ／ＳＡ为高电平时，只要检测到引脚ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０电平从低到高变化，则进入ＳＰＩ模式，否则为双线模式。在ＳＴＡＮＤＡＬＯＮＥ模式下，可用ＳＣＬ／ＣＣＬＫ／ＤＩＦ１和ＳＤＡ／ＣＤＩＮ／ＤＩＦ０引脚来设置数据、左／右时钟以及主时钟之间的关系。在双线模式和ＳＰＩ模式下，则可以通过对寄存器进行操作来实现静音、声道衰减和音量控制等功能。图１是ＣＳ４３Ｌ４２的内部原理图，图２是该芯片的引脚排列示意图，各引脚的功能如下：

１脚（ＲＳＴ）：复位信号，低有效。

２脚（ＬＲＣＫ）：左／右帧同步。

３脚（ＳＤＡＴＡ）：串行音频数据，数据随串行时钟引入。

４脚（ＡＤ０／ＣＳ／ＤＥＭ０）：在ＳＰＩ模式下，用于使能控制端口。

５脚（ＳＣＬＫ／ＤＥＭ１）：位时钟，等于ＭＣＬＫ的１／２，每帧有１２８位。

６脚（ＶＬ）：数字电源电压，典型值为１．８Ｖ～３．３Ｖ。

７脚（ＭＣＬＫ）：２ｘ过采样时钟，仅在从模式下输入。

图3

８脚（ＳＣＬ／ＣＣＬＫ／ＤＩＦ１）：串行控制接口时钟。

９脚（ＳＤＡ／ＣＤＩＮ／ＤＩＦ０）：串行控制数据输入输出。

１０脚（Ｎ．Ｃ．）：无连接，悬空。

１１脚（ＣＰ／ＳＡ）：控制模式和等待模式控制。

１２脚（ＶＱ＿ＨＰ）：耳机静态电压接口。

１３脚（ＲＥＦ＿ＧＮＤ）：连接到模拟地。