基于FPGA的MP3编码系统设计_张宁1
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收
稿日期
： 2015 － 07
作者简介
：
张宁
（ 1971—）
，
男
，
工
程师
，
研究方向为计算机工程
、
密码保密技术
。
基
于
FPGA
的
MP3
编码系统设计
张 宁
1
，
李
方圆
2
，
鹿
珂珂
3
（ 1．
海军航空工程学
院 训练部
，
山东 烟台
264001； 2．
海军航空工程学院 融合所
，
山东 烟台
264001；
3．
海军航空工程学院 控制工程系
，
山东 烟台
264001）
摘
要
：
介绍基于
FPGA
的嵌入式系统实现
MP3
编码
。
该系统的编码程序和指令在嵌入式系统的外部存储器
DDＲ SDＲAM
中
存储
，
片内只读存储器
（ ＲOM）
将
PCM
码流输出到
MicroBlaze
处理器进行编码
，
编码后的
MP3
码流通过串口传送到
PC
机上
，PC
机
上的客户端程序将码流写入
． mp3
文件
。
为达到该目标
，
先后完成
PCB
的绘制
、
系统的开发和调试
，
以及客户端程序的编写
，
经测试
后
，
达到预期目标
。
关键词
： MP3；
语音编码
； FPGA； MicroBlaze
中图分类号
： TP272
文献标志码
： A
文章编号
： 1006 － 2394（ 2015） 11 － 0027 － 02
MP3 Encoding System Based on FPGA
ZHANG Ning
1
，LI Fang-yuan
2
，LU Ke-ke
3
（ 1． Department of Training，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China；
2． Department of Information Fusion Institution，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China；
3． Department of Control Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China）
Abstract： An embedded system based on FPGA for MP3 encoding is developed． The program and instructions of
this system is stored in the external memory（ DDＲ SDＲAM） ． The PCM codes are transmitted from the Ｒead-Only Memo-
ry （ ＲOM） to the MicroBlaze processor and are encoded here． Then the MP3 codes are transmitted to the PC via the
COM（ cluster communication port） and the Client writes the codes to mp3 file． Experimental result shows the good effect
is achieved by the work of drawing PCB，developing and debugging of the system and developing the C lient．
Key words： MP3； speech-encoding； FPGA； MicroBlaze
0
引
言
MP3
音频编码的算法已经相当成熟
，
市面上出现
的各种功能强大的音频处理软件也都具备
MP3
编码
的功能
。
这些软件一个共同的特点是在
PC
机上实
现
，
在通用
CPU
中运行
。
近年来
，
随着嵌入式系统技
术的飞速发展
，
人们不断将
PC
机上实现的系统移植
到嵌入式硬件平台上
［1］
［2］
。
嵌
入式系统硬件层的核心
是嵌入式微处理器
，
嵌入式微处理器与通用
CPU
最大
的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群
所专用设计的系统中
，
它将通用
CPU
许多由板卡完成
的任务集成在芯片内部
，
从而有利于嵌入式系统在设
计时趋 于 小型化
，
同时还具有很高的效率和可靠
性
［3］
。
因
此
，
本文基于
Xilinx
嵌入式开发系统实现了
MP3
编码系统
，
系统框图如图
1
所示
。
该系 统由处理 器 软核
MicroBlaze、
只 读 存储 器
BＲOM、DDＲ _ SDＲAM
和
PC
机的客户端程序组成
。
图
1 MP3
编
码系统框图
BＲOM
中
存储语音信号的
PCM
编码
，
通过
GPIO
与
MicroBlaze
通信
； DDＲ_SDＲAM
存储编码主程序
，
芯片
上电后
，
程序
Bootloop
负责引导主程序到
MicroBlaze
执行
；
编码后的
MP3
码流通过串口传送到
PC
机上
，
运
行客户端程序
，
写入
． mp3
文件
；
此外
，PC
机通过
JTAG
与硬件系统相连完成调试
。
1 MP3
编码算法
MP3
编码的基本流程如图
2
所示
。
·72·
2015
年第
11
期 仪 表 技 术
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