基于C5000的音频解码系统设计

y公司的64 kB的EEPROM 24LC512存放的是启动程序，每当上电时，即将CF卡中的程序调入内存运行。

24LC512与DSP的接口采用I2C总线通信。I2C(Inter—Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。存CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100 kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)，又是发送器(或接收器)，这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类;控制量决定该调整的类别(如音量等)及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。其时序图如图4所示。

1.1.4 音频解码接口设计

音频CODEC芯片采用的是TI公司的。它的主要作用是将DSP解码后的PCM音频流通过D/A变换，转换成模拟声音信号进行播放。

TLV320AIC23 DSP Codec是德州仪器公司2001年推出的高性能单片立体声编码解码器，数据转换字长16/20/24/32可选，工作电压与xDSP的核心和I/O电乐兼容，可实现与C55x DSP串行口的无缝连接，功耗很低，带有的I2C和SPI总线兼容控制接口能使AIC23编码译码器与其他微处理器共同使用。

其主要特点如下：

1)高性能立体声编码解码器：支持8～96 kHz采样频率，90DB ADC，100DB DAC转换信噪比，1.42～3.6 V内核数字供电电压，2.7～3.6 V模拟供电电压均与C55x DSP兼容。

2)可编程多种串行口数据传输标准：支持I2C和SPI串口数据传输模式，均可以与C55x DSP的McBSP口兼容。

3)内置放大的立体声输入输出(增益可调节)，耳机放大模块输出((30mW)。

4)低功耗电源管理：录音重放模式下19 mW，备用状态小于150 uW，停止状态小于15 uW。

音频CODEC与DSP的硬件接口电路如图5所示。

由上图我们可以看出，DSP VC5509与AIC23的接口可分成两部分：控制接口部分(MeBSP1)和音频数据接口部分(MeBSP0)。其中DSP的McBSP1口完成AIC23的控制部分功能，此控制口配置为常用的SPI接口模式;而McBSP0口完成音频数据的传输功能，此数据口配置为DSP格式。

AIC23的数字音频接口支持4种数据格式：Right—Justified;Left—Justified;I2S格式;DSP格式。控制接口的SPI模式时序以及数字音频接口的DSP模式时序分别如图6和图7所示。

1.1.5 电源模块设计

在电源模块中，我们选用了TI公司的三款芯片，分别是TPS61103，TPS60500，TPS73601。其中TPS61103用于将电池输入的1到3 V电压转换为固定的3.3 V，它为DSP的I/O及其他外设供电。TPS60500用于将3.3 V转换为DSP需要的内核电压1.6 V。此系统当通过USB接口与计算机相连时，就可以通过适当的跳线设置不用接电池，TPS73601用于将USB接口提供的5V电压转换为3.3V。

2 软件研究及算法实现

2.1 文件系统的实现

由于实现了FAT32文件系统，因此当此系统通过USB连接到PC机时，在Windows操作系统下将看到它作为一个独立的存储器出现，可是通过复制粘贴操作将音乐文件拷贝到CF卡上。

2.2 MP3解码算法的实现

本方案进行软件的开发平台是TI公司的C5000系列的集成开发环境Code Composer Studio 2.0。考虑到MP3解码软件的复杂度和可读性，整个解码软件采用DSP的C语言编写。DSP的C语言具有与标准ANSI C语言相同的语法特点，同时还和DSP硬件相结合，能够直接控制DSP的在片或外围设备资源。随着数字信号处理技术的不断发展，DSP的C语言编译器的编译效率也越来越高，5000系列的C语言编译器效率能达到

60%～70%，C6x系列的编译器效率高达80%。因此采用C语言来对DSP进行编程是必然的趋势。

本方案在LIBMAD的基础上对软件进行设计。MAD(LIBMAD)是一个开源的高精度MPEG音频解码库，支持MPEG-1(Laver I，Laver II和Laver III)。LIBMAD提供24-hit的PCM输出，完全是定点计算，非常适合在没有浮点支持的平台上使用。使用LIBMAD提供的一系列API，就可以非常简单地实现MP3数据解码工作。在LIBMAD的源代码文件目录下的mad.h文件中，可以看到绝大部分该库的数据结构和API等。

MP3解码算法虽然复杂，但是整个解码过程分成各个模块进行，各个模块之间相对比较独立。在整个解码软件的设计过程中，对各个模块采用子函数，各个模块之间的联系就表现为函数的参数传递。整个