便携式MP3播放器的设计

2 设计方法

目前便携式MP3基本上分为基于专用解码芯片、DSP或ARM芯片三种类型。

2.1 基于专用MP3解码芯片

目前市场上有许多种专用MP3解码芯片，在表1中注明为ASIC。一般来说，ASIC芯片完成了MP3解码的任务，设计者只需要选择常用的51系列或其他8位低档CPU作为主控制器进行管理工作即可。主控制器器的基本功能是通讯、存储器管理、LCD显示和键盘管理，以及为ASIC芯片提供MP3数据流。当然，选择一款同时具有USB接口和LCD驱动的CPU， 可以减少PCB尺寸，降低系统总成本。选择解码芯片的原则是在保障功能的前提下，优先考虑价格和功耗。

此种设计方法的优点是开发较为简单、上市快，缺点是系统无法升级，难以适应新的音频压缩格式，系统成本也相对较高。
美国ATMEL公司的AT89C51SND1A和韩国三星公司的S3FB42F等芯片虽然集成了MP3解码器、USB接口、8位CPU和Firmware存储器等功能模块，只需外接音频DAC和数据存储器即可，但它的基本结构仍旧属于低档CPU加解码芯片方式，只是将各个部件高度集成以降低系统成本而已。

2.2 基于DSP的设计方法

目前TI和ADI公司都推出了基于DSP的MP3解决方案，用同一个DSP完成所有的功能，只需外接音频DAC即可。SingmaTel公司基于Motorola 56K DSP的MP3专用芯片更是集成了音频DAC和耳机功放线路。

此种设计方法的优点是系统升级能力强，可以兼容多种音频压缩格式甚至未来的音频压缩格式，系统成本较低；缺点是开发难度较大，设计者需要移植MP3的解码算法到相应的DSP芯片中去。

2.3 基于ARM的设计方法

ARM 32位CPU是目前最流行的32位嵌入式CPU。ARM公司开发的基于ARM的MP3解码程序已经许可给荷兰Philips、德国Micronas和美国Cirrus Logic等许多公司。Philips的SAA7750是目前集成度最高的基于ARM720T的MP3播放器SOC。它集成了一个ARM720T内核、一个24位DSP核(提供多种音效处理)、284KB FLASH和64KB SRAM、USB1.1接口和音频CODEC，也集成了CD-ROM解码器，因此它也是目前最适合于便携式CD/MP3的芯片。Cirrus Logic的EP7312系列ARM芯片需要外部的USB接口芯片、Firmware存储器和外部音频DAC等。
基于ARM方案的优缺点和基于DSP的方案一样。

由于ARM公司是一家不生产最终IC产品只出售IP(Intelligence Property， 知识产权)的公司，它可以向任何IC设计商和电子产品整机制造商出售各种ARM内核IP。也许购买ARM公司的IP加上自己的特殊功能部件，是国内IC设计公司设计自己专用数字音频播放器集成电路的最佳方式。

3 发展方向

3.1 体积小重量轻

与传统的音乐播放器相比，MP3播放器最主要的优势就是体积小、重量轻。现在市场上已出现仅有BP机和手表大小的MP3播放器。体积愈小，重量愈轻是MP3播放器开发的一个方向。

3.2 Nand Flash作为主流数据存储器

作为便携式MP3播放器，价格、存储器容量以及连续播放时间都是用户重点考虑的因素。但存储容量并非越大越好，相信没有多少用户会同时喜欢上千首歌曲。基于FLASH存储器，容量在256MB， 可以存储4小时歌曲的MP3播放器。由于其价格、体积、重量和耗电等方面的优势，会比基于硬盘的超大容量的MP3播放器更受欢迎。这是因为，即使硬盘容量再大，还是需要拿到PC机上下载新歌。况且，同时存储的歌曲越多，选听歌曲时越不方便。

3.3 USB mass storage class

目前大多数便携式MP3播放器都需要安装相应的PC机软件来下载歌曲，这需要开发者花费许多时间去写PC程序。如果用户希望在公司和家里都可以使用同一台MP3播放器，就必须在两个地方都安装相应的软件，这给用户带来不便。微软公司的Windows 2000和Windows XP等操作系统可以直接支持USB mass storage class，现在国外许多公司已经开始设计支持USB mass storage class的MP3播放器，相信很快就会有产品面市。这种MP3播放器，用户不需要安装任何软件和驱动程序，直接将播放器连接到PC机的USB端口，操作系统就会发现一个新的移动存储器，用户只需要简单拷贝文件到播放器即可。这样用户可以在任何地方、任何计算机上下载音乐，无需安装任何新的软件。

3.4 多功能设计

在不增加系统成本或增加很少系统成本的情况下，可以增加一些其它功能以增加卖点。主要可以考虑的附加功能如：FM收音、长时间录音、部分PDA功能。

3.5 集成扬声器

在现有的便携式MP3基础上集成2个扬声器，以取代传统盒式磁带录音机，类似产品将很快面市。

3.6 USB Audio Class

支持USB Audio Class的便携式MP3播放器可以成为一款便携式外置PC声卡。由于微软的Windows2000以后的操作系统都支持USB Audio Class，用户不需安装任何程序。现有可以支持语音录音的便携式MP3播放器，只需增加音频输入接口和升级Firmware， 使之支持USB Audio Class即可。USB接口支持等时传送模式(Isochronous)是支持USB Audio Class的先决条件，SAA7750和PUC3030A两款芯片的USB端口都支持Isochronous传输模式。