1 引 言
MPEG（活动印象专业人员安排）是为数字音频确认单一编码和解码（紧缩/解紧缩）办法于1988年树立的。1992年，世界规范安排（ISO）和世界电工委员会（IEC）为音频和视频编码树立了MPEG1（ISO/IEC11172）规范。这使得业内涵处理新数字世纪呈现的各种类型音频/视频媒体时统一在单一格局上。
跟着以数字方式存储和播映音乐的MPEG Audio Layer3（MP3）格局的开展，个人数字播映机商场开端呈现巨大的开展机会。非紧缩的音频磁轨的MP3数字文件只要本来磁轨巨细的1/10。能坚持74分钟数字音频录音时刻的650Mbytes读写CD能够坚持740分钟MP3紧缩音频数据。
数字播映机的一般解决方案是选用软件方式（如依据Windows或其他OS基础上的“Internet Audio Player”）或硬件方式（如“Portable MP3 Player”）。如Diamond Multimedia公司的Rio PMP300和Rio PMP500 MP3数字播映机别离选用Actel公司的A40MX04和A40MX09 FPGA完成其特别使用功用。FP GA能满意整个体系的价格、功耗和功用要求。A40MX04供给547个逻辑模块，它们可装备做为组合逻辑或273个触发器和完成接口逻辑的69个I/O。A40MX04和A40MX09很简单满意48MHz速度要求。它们灵敏的结构使体系规划人员能在每种MP3播映机中最佳地完成各种功用。
2 MP3数字播映机体系要求
MP3播映机有两个根本作业形式：下载形式和播映形式。在下载形式中，在PC上运转的软件答应用户下载MP3文件到播入机中的闪存卡。一旦把一切文件下载完，播映机与PC断开，并经过耳机收听下载的音乐。MP3播映机有不同的播映挑选操控，如播映、快进、快倒、中止/暂停、音量操控、随机播映和重复播映功用。
MP3播映机包含可输入到PC的软件。软件供给用户接口以便经过PC并行端口挑选、定序和下载不同音乐的MP3文件到播映机。图1示出体系级框图。
经过并行端口下载音乐到播映机，其速率大约为每1MB编码音乐10秒。MP3播映机的小尺度对一切元件的物理尺度有严厉约束。别的，MP3播映机是便携、电池供电设备，需求作业在大约180mW低功率下。这两个要素对功用规划的元件挑选有很大的影响。
3 用FPGA完成MP3体系
图2示出Rio PMP500体系框图，其间A42MX09 FPGA做为接口FPGA，它包含CPU接口、带ECC（Error Correcting Code）支撑的闪存和灵活存储器接口、时钟发生逻辑、功用操控逻辑和键功用检测逻辑单元。
A42MX09中的CPU I/F单元供给与体系CPU（NECD78P064GC微操控器，带集成LCD操控器）的通讯通路。CPU运转在2.5MHz，操控整个体系的作业。关于任何所需求的操作，CPU唤醒体系并设置整个体系。CPU存取体系存储器和办理整个闪存的装备、编程和存取。CPU有一个到MP3处理器的接口。MP3从闪存读的数据由CPU写到MP3处理器。MP3处理器译码MP3数据并把数据送到DAC，以便模仿输出到耳机。
A42MX09中的灵活存储器接口单元是衔接灵活存储器卡的接口。灵活存储器卡是一个外部闪存，用来添加整个体系存储器以便在播映机中存储更多的歌曲。到灵活存储器卡的信号接口十分类似于闪存接口。
闪存接口单元用于操控闪存，闪存保存经过并行端口下载的MP3文件。别的，ECC用Hamming码函数完成。Hamming码是一种FEC（Forward Error Correction）东西，当所用数据经过噪声媒体时FEC能校对过错。原始数据具有额定的校验位附加在每个字组以生成一个码字。这些额定位用“Block Parity”机理核算。选用模2运算用数据位来生成矩阵G得到Hamming码字。这需求乘法功用，而用A42MX09中的逻辑模块的组合功用很简单完成乘法功用。
A42MX09中的时钟发生器从48MHz输入时钟发生驱动器材内部不同逻辑单元所需的不同时钟。时钟发生逻辑单元由触发器和组合逻辑构成分频器。A42MX09中的键盘检测单元用于改动播映机的设置。键盘接口单元一般由检测键盘阵列中衔接点（依据按键）的逻辑单元构成并把按键转变为与该键相关的功用。依据按键检测履行恰当的功用。阵列由寄存器、锁存器和组合逻辑完成。
Rio MP3播映机的功率由MAX1M1705器材操控，而1705由FPGA功耗操控单元操控。MP3播映机一般由单节1.5V电池供电。电池最少应能坚持12小时听一切下载的音乐。功率操控是Rio MP3播映机的一个明显的特色。功率操控器材有两种功率作业形式：PFM（脉冲频率调制）和PWM（脉宽调制）形式。
PFM形式是低静态电流待机形式，此形式供给120mA总输出电流并下降静态功耗到500uW。PWM形式是高功耗形式，能供给高达450mA输出电流。当MP3播映机处于停机状况时，CPU编程写FPGA的一个寄存器，然后发生MODE信号置MAX1M器材进入PFM低功率形式。在PFM形式Rio MP3播映机功耗只要2mW~3mW。当MP3播映机作业时，MODE信号改动MAX1M器材到PWM形式。Rio MP3播映机作业状况时的总功率大约在180mW左右。
4 下一代MP3体系
下一代MP3体系将改动现在的体系，能供给更快的下载、更多的用于播映的音乐文件和更多的用户从接口/键面板挑选。更快的下载可经过选用高速并行端口形式（见IEEE1284）或USB端口完成。选用高密度闪存连同本地SDRAM基歌曲高速缓冲存储器可供给更多音乐文件播映并可供给别的的挑选，如快速播映、快进、慢播映、编程播映等。其他挑选可包含红外收发器，可使用户从播映机到播映机来回发射数据或履行某些长途操控操作。整个体系可用一个FPGA完成，不需求CPU。在FPGA中的音频DAC操控器逻辑单元可供给I2C接口来操控音频DAC，音频DAC经过I2C接口取串行音频数据并改换为模仿音频供给给耳机。
其他新的紧缩办法正在出现，其间ATRAC3（Adaptive Transform Acoustic Coding—自适应改换声频编码）规范可紧缩CD音乐数据10:1而又能坚持CD音质。
ATRAC3特色是：
1、经过频带割裂滤波器和MDCT（Modified Discrete Cosine Transforms—改善式离散余弦改换）对信号剖析取得的。
2、位率紧缩。使用ATRAC3技能，能完成音乐信号的高效率紧缩。
