【正文】 is very important for transmission and storage of information. Audio multimedia is increasingly widespread. As embedded system application requirements and cost factores in the system, embedded system resources, including hardware and software resource are very streamlined and efficient. Therefore, the underlying API function through the processor to achieve a specific key for a particular algorithm program restructuring and optimization for low power embedded systems to provide high efficiency in the implementation code a good solution. Our Mp3 decoder is based on STM32. The program piled using Ride7 cross piler development platform for development. And experiments are runing on Keil. To achieve the ultimate simulation platform based on STM32F107 the MP3 codec implementation. Key Words: STM32F107, MP3, Keil, Ride, Embed System, Coding, Decodeing. 畢業(yè)論文 1 第一章 引 言 研究背景 通信技術(shù)隨著科技的發(fā)展 ,人們對信息傳送和存儲的要求越來越高 , 從而使得這方面的資源愈發(fā)緊張 ,所以如何高效的編碼信源成了一個日益迫切的問題。對于語音信號而言， 碼率越高，被壓縮的比例越小，與音源的音質(zhì)越接近，音質(zhì)損失越小。 低碼率對信息的高效存儲和傳輸有重要意義。 作為目前最為普及的音頻壓縮格式， MP3 為 廣大用戶 所接受，各種與 MP3 相關(guān)的軟件產(chǎn)品層出不窮， 并且 更多的硬件產(chǎn)品也開 始支持 MP3， 大量的 VCD/DVD播放機都都能夠支持 MP3 的播放 ，還有更多的便攜的 MP3 播放器等等，雖然幾大音樂商極其反感這種開放的格式，但也無法阻止 MP3 音頻壓縮格式的生存與流傳。 MP3已經(jīng)發(fā)展 了 10多 個年頭， 它 是 MPEG(MPEG： Moving Picture Experts Group) Audio Layer3 的簡稱，是 MPEG1 的衍生編碼方案， 1993 年由德國 Fraunhofer IIS研究院和湯姆生公司合作發(fā)展成功。 MP3 可以做到 1: 12 的壓縮比并保持基本可聽的音質(zhì) 。 MP3 因為 當(dāng)年硬盤 的昂貴 迅速被用戶接受， 而后 隨著網(wǎng)絡(luò)的普及， MP3被數(shù)以億計的用戶接受。 MP3 的編碼技術(shù) 在 發(fā)布之初其實是非常不完善的， 因為缺乏對人耳聽覺 以及 聲音的研究 。在 早期 ， mp3 編碼器幾乎是以粗暴方式來編碼，所以 音質(zhì)破壞 得很 嚴重。隨著新技術(shù)的不斷 發(fā)展 ，編碼技術(shù) 也 一次一次的被改良 。 MP3 具有不錯的壓縮比，使用 LAME 編碼的中高碼率的 mp3，聽感上已經(jīng)非常接近源 WAV 文件。使用合適的參數(shù)， LAME 編碼的 MP3 很適合于音樂欣賞。 因為MP3 開發(fā)時間很長 ，加 上基本 不錯的壓縮比及音質(zhì)， 很多 游戲也使用 mp3 作為 音效和背景音樂。 基本上 著名的 音頻編輯軟件 都 提供了對 MP3 的支持， 所以 可以將mp3 象 wav 一樣使用，但 是因為 mp3 編碼是有損 編碼 ，因此音質(zhì)會 隨著 多次編輯后急劇下降， mp3 并不適合保存素材，但作為作品的 demo 確實相當(dāng)優(yōu)秀的。 mp3不錯的音質(zhì)和長遠的歷史，成為應(yīng)用最廣的有損編碼之一 。 網(wǎng)絡(luò)上可以找到大量的 mp3資源， mp3player日漸成為一種時尚 ， mp3可以 在 不少 VCDPlayer、 DVDPlayer甚至手機 中 播放 。使得 mp3 成為 被支持的最好的編碼之一。 MP3 也并非完美，在較低碼率下表現(xiàn)不好。 MP3 具有流媒體的基本特征， 所以 可以做到在線 播放。 畢業(yè)論文 2 當(dāng)下而言，嵌入式設(shè)備在人們的日常生活中運用越來越多。比如 :手機、 Mp3播放器等等便攜式設(shè)備。但是，由于便攜式設(shè)備的電量，數(shù)據(jù)傳輸，存儲容量都是需要低碼率的音頻解碼與編碼的支持。 音頻編解碼的廣泛應(yīng)用與價值 隨信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各式各樣的數(shù)字化產(chǎn)品已經(jīng)開始替代 PC 機成為處理信息的工具。在這種數(shù)字化潮流下，嵌入式系統(tǒng)已逐漸成為當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點。而且嵌入式手持設(shè)備的視頻設(shè)備也應(yīng)用的越來越廣泛。 隨著音頻多媒體越來越廣泛的應(yīng)用，因為嵌入式系統(tǒng)的成本因素及應(yīng)用要求決定了它在系統(tǒng)資源中 , 包括軟件資源和硬 件資源方面都是非常精簡和高效的。所以針對特定處理器的特定關(guān)鍵算法可以通過底層 API 函數(shù)來實現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化和重組，為嵌入式系統(tǒng)高代碼執(zhí)行效率和低功耗提供一種很好的解決方案。 本文的組織結(jié)構(gòu) 本文主要分為六章 ,文章的結(jié)構(gòu)的內(nèi)容安排如下： 第一章， 引言。簡單介紹了 MP音頻編解碼、嵌入式設(shè)備的需要及普遍應(yīng)用。以及介紹了本文所基于的實驗平臺。簡單介紹了本文的結(jié)構(gòu)與所做的工作。 第二章 , 介紹了 Mp3 的基本知識。 Mp3 的原理，發(fā)展歷程，特點以及編解碼的基本方法。 第三章 , 介紹 STM32 系列，簡單介紹 了 STM32F107 芯片的功能。 第四章， 介紹了本文實現(xiàn) MP3 編解碼的基本結(jié)構(gòu)與流程。 第五章， 介紹了實驗所基于的平臺以及實驗過程。 第六章， 總結(jié)與展望。 畢業(yè)論文 3 第二章 MP3 簡介 MP3 的原理 MP3 是 通過 利用人耳對高頻聲音信號不敏感的特性，將時域波形信號轉(zhuǎn)換成頻域信號，并劃分成多個頻段 。并且它 對不同的頻段使用不同的壓縮率，對低頻信號使用小壓縮比 以 保證信號不失真 ， 對高頻加大壓縮比（甚至忽略信號）。這 種處理 就相當(dāng)于拋棄 了 人耳基本聽不到的 那些 高頻聲音，保留 了人耳敏感 的低頻 聲音信號 部分，從而將聲 源信號以 1∶ 10 甚至 于 1∶ 12 的壓縮 比 率 進行 壓縮。因為此類 壓縮方式的全稱叫 MPEG Audio Layer3， 因此 人們把它簡稱為 MP3。 運用 MP3 壓縮格式 存儲的音樂就叫作 MP3 音樂，能播放 MP3 音樂的機器就叫作 MP3播放器。 Mp3 發(fā)展歷程 MP3 全稱是動態(tài)影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面 3（ Moving Picture Experts Group Audio Layer III）。 它 是 現(xiàn)在最 流行的一種數(shù)字 音頻 編碼 和 有損壓縮 格式，它設(shè)計用來大幅度地降低音頻數(shù)據(jù)量 。但是它 對于大多數(shù)用戶來說重放的 音質(zhì) 與最初的不壓縮音頻相 比沒有 明顯 的下降。 MPEG1 Audio Layer 2 是德國 Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt f252。r Luft und Raumfahrt（后來稱為 Deutsches Zentrum f252。r Luft und Raumfahrt， 德國太空中心） Egon MeierEngelen 管理的數(shù)字音頻廣播（ DAB）項目。 次 項 目是歐盟作為 EUREKA 研究項目資助的，它的名字稱為 EU147。 EU147 的研究期間是 1987 年到 1994 年。 到了 1991 年，就已經(jīng)出現(xiàn)了兩個提案： ASPEC（自適應(yīng)頻譜感知熵編碼）和 Musicam（稱為 Layer 2）。法國 CCETT、德國 Institut f252。r Rundfunktechnik和荷蘭飛利浦公司提出的 Musicam 方法 。 由于它的出錯時的健壯性、簡單以及在高質(zhì)量壓縮時較少的計算量而被選中?；谧訋Ь幋a的 Musicam 格式是確定畢業(yè)論文 4 MPEG 音頻壓縮格式（幀結(jié)構(gòu)、每幀采樣點、采樣率、數(shù)據(jù)頭 ）的一個關(guān)鍵因素。此 項技術(shù) 以及 它的設(shè)計思路完全融合到了 ISO MPEG Audio Layer I、 II 以及后來的 Layer III（ MP3）格式的定義中。在 Mussmann 教授（ University of Hannover）的主持下，標(biāo)準(zhǔn)的制定由 Leon van de Kerkhof（ Layer I）和 Gerhard Stoll（ Layer II）完成。 由德國 Gerhard Stoll、法國 YvesFranamp。ccedil、荷蘭 Leon Van de Kerkhof。 德國 Karlheinz Brandenburg和 ois Dehery 組成的 團隊 吸收了 ASPEC和 Musicam的設(shè)計思想，并 根據(jù) 他們自己的設(shè)計思 路 開發(fā)出了 MP3。 MP3 能夠在 128kbit/s達到 MP2 192kbit/s 音質(zhì)。 這些算法最終都在 1992 年成為了 MPEG 的第一個標(biāo)準(zhǔn)組 MPEG1 的一部分 。并且 在 1993 年國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/IEC 111723 中運用 。 MPEG 音頻 最后在 1994 年制定的第二個 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)組 MPEG2 標(biāo)準(zhǔn) 中體現(xiàn)。在 1995 年首次正式公布 ， 這個標(biāo)準(zhǔn)的稱呼 ： ISO/IEC 138 通常位速定義 了 編碼器的壓縮效率 。 因為 編碼器的 壓縮率依賴于輸入信號的采樣率和位數(shù)（ :en:bit depth）。然而，經(jīng)常有產(chǎn)品使用 CD 參數(shù) 來 作為壓縮率參考 。 使用 此 參考的壓縮率通常較高，這也說明了壓縮率對于有損壓縮存在的問題。 因為柔和、簡單旋律的歌曲能在回放時更容易聽到壓縮格式中的缺陷，所以 Karlheinz Brandenburg 使用 CD 介質(zhì)的 Suzanne Vega 的歌曲 Tom’ s Diner來評價 MP3 壓縮算法。所以 Suzanne Vega 又被 稱為 “MP3 之母 ” 。 而 critical 音頻選段 (glockenspiel， triangle， accordion...)被專業(yè)音頻工程師用來評價MPEG 音頻格式 的主觀感受質(zhì)量和來自于 EBU V3/SQAM 參考 CD 的更多一些嚴肅 。 ISO MPEG Audio 委員會成員 使用了 一個稱為 ISO 111725 的參考模擬軟件來 生 成位兼容的 MPEG Audio 文件（ Layer Layer Layer 3）。它能夠在一些非實時操作系統(tǒng)上演示第一款壓縮音頻基于 DSP 的實時硬件解碼。 MP3從 1995年 以后 開始在因特網(wǎng)上蓬勃發(fā)展。 MP3的流行主要得益于于 1999年發(fā)布的 Napster 和 1997 年發(fā)布的 Winamp 這樣的軟件包和公司的成功 。 這些程序使得制作、共享、播放和收集 MP3 文件很容易地 被 普通用戶 實現(xiàn) 。 畢業(yè)論文 5 MP3 特點 MP3是 MPEG Audio Layer3這種壓縮方式的 簡 稱 ，是 一種音頻壓縮技術(shù) 。 MP3利用 MPEG Audio Layer 3 的技術(shù)將音樂以 1:10 甚至 1:12 的 壓縮率 ，壓縮成容量較小的 文件 [3]。它 能夠在丟失很小音質(zhì)的情況下把文件壓縮。因為 MP3 音質(zhì)高 、 體積小的特點使得 MP3 格式 幾乎成為網(wǎng)上音樂的代名詞。高品質(zhì)的 MP3 音樂 通過 使用 MP3 播放器對 MP3 文件進行實時的解碼 播放 。 MP3 丟棄掉脈沖編碼調(diào)制音頻數(shù)據(jù)中對人類聽覺不重要的數(shù)據(jù)從而 得 到了小得多的文件。 在 MP3 中使用 了 包括心理聲學(xué) 等等技術(shù) 以確定 源 音頻 文件中 可以丟棄哪 些部分?？梢园凑詹煌奈凰賶嚎s MP3 音頻 文件 ， 使之 在數(shù)據(jù)大小和聲音質(zhì)量之間進行權(quán)