【導(dǎo)讀】基于STM32的低碼率MP3解碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　

【正文】 件需要 16MB 或更多 RAM，和 20M 以上空閑的硬盤空間 ，以及 Pentium 或以上的 CPU， WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具、方便易用的集成環(huán)境也會(huì)令你事半功倍。 Keil系統(tǒng)概述 ： 畢業(yè)論文 22 Keil 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 。 與匯編相比 C 語(yǔ)言在結(jié)構(gòu)性、可讀性、功能 上、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì) 。 Keil 軟件 是 全 Windows 界面 并且 提供 了 豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具 。 另外只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高 ，它 生成的多數(shù)語(yǔ)句匯編代碼容易理解，很緊湊 ，這使得它 在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 Ride7 下編譯通過(guò)： 先要實(shí)現(xiàn) GCC 環(huán)境下能編譯通過(guò)，在 Ride7 下編譯還遇到許多其他的問(wèn)題，例如： 在 Ride7 開(kāi)發(fā)環(huán)境下編譯時(shí)需要自己添加庫(kù)路徑； 庫(kù)路徑報(bào)錯(cuò)如圖 所示： 圖 ：庫(kù)路徑報(bào)錯(cuò) 畢業(yè)論文 23 添加庫(kù)路徑如圖 所示： 圖 ：添加庫(kù)路徑 flash 大小需要更改等問(wèn)題。 flash 大小問(wèn)題如圖 所示： 圖 ： flash 大小問(wèn)題 畢業(yè)論文 24 flash 大小更改如圖 所示： 圖 ： flash 大小更改 解決了一系列問(wèn)題后在 Ride7 下編譯通過(guò)。 畢業(yè)論文 25 Ride7 下編譯通過(guò)如圖 所示： 圖 ： Ride7 下編譯通過(guò) 2. 接下來(lái)是要移植到 MDK 環(huán)境下編譯通過(guò)。 原本給的文件是在 STM32F103 環(huán)境下的，要移植到 STM32F107。兩者在底層變化不多，只是一些 GPIO 引腳和庫(kù)函數(shù)不同。 在 Keil uVision4 下創(chuàng)建工程，然后添加針對(duì) STM32F107 的啟動(dòng)代碼。 創(chuàng)建組項(xiàng)，添加代碼，添加預(yù)編譯，添加文件路徑。 在能在 Ride7 下編譯通過(guò)的代碼移植到 MDK 環(huán)境下的編譯。因?yàn)?Ride7 和 Keil uVision4 開(kāi)發(fā)環(huán)境的不同的，使得代碼編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。例如 MDK 變量不能放在執(zhí)行代碼之后，變量只能在函數(shù)最前面定義。 畢業(yè)論文 26 定義報(bào)錯(cuò)如圖 所示： 圖 ：定義報(bào)錯(cuò) 在經(jīng)過(guò)調(diào)試，修改后使得代碼符合 MDK 環(huán)境，編譯通過(guò)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 MDK 環(huán)境下編譯通過(guò)如圖 54 所示： 畢業(yè)論文 27 圖 54： MDK 環(huán)境下編譯通過(guò) 本文在開(kāi)源 Mp3player 代碼的基礎(chǔ)上，把代碼加以改動(dòng)，在 Ride 平臺(tái)上進(jìn)行編譯調(diào)試，放入 Keil 環(huán)境進(jìn)行運(yùn)行 。 畢業(yè)論文 28 第六章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文提出了一種基于 STM32 的 MP3 播放器設(shè)計(jì)方案，并使用 ARM 開(kāi)發(fā)工具 RealView MDK 實(shí)現(xiàn)了該方案的原型。 在寫(xiě)論文的過(guò)程中，我更深入的了解了 MP3 的編解碼流程，學(xué)習(xí)了 Ride7 和Keil uVision4 開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 學(xué)習(xí)了 STM32 的知識(shí)。學(xué)到了許多知識(shí)基礎(chǔ)。在做論文的時(shí)候，接觸到了嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，在移植代碼的過(guò)程中，不僅要會(huì)寫(xiě)代碼，還要讀懂他人寫(xiě)的代碼。 雖然在編譯和移植的過(guò)程中遇到了很多的挫折，但是在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，克服了困難。在這個(gè)過(guò)程中也學(xué)到了很多技巧和知識(shí)。 進(jìn)一步的工作 STM32 平臺(tái)下的開(kāi)發(fā)有較大的前景，我們還可以進(jìn)一步優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)和優(yōu)化代碼的方法來(lái)優(yōu)化 STM32 代碼，接下來(lái)可以試著讓編解碼能在芯片上運(yùn)行。可以嘗試移植到更多的芯片。從 音頻方面來(lái)說(shuō)，碼率越高，被壓縮的比例越小，音質(zhì) 損失越小，與音源的音質(zhì)越接近。 但是在的高碼率文件下 ,MP3 也暴露出了自己的不足 ,主要表現(xiàn)在 :在高碼率情況下 ,高頻部分失真 ,而且體積的增大對(duì)于音質(zhì)的提高幾乎沒(méi)有。這些先天的缺陷即便是在 VBR 出現(xiàn)后 ,也沒(méi)有得到根本的改變。 音頻數(shù)字信號(hào)的高倍壓縮促進(jìn)了網(wǎng)上音樂(lè)的普及流行 ， 然而壓縮音樂(lè)格式有兩個(gè)主要問(wèn)題：高頻失真和立體聲分離效果和音場(chǎng)寬度和深度感的喪失。 這就需要 專業(yè)的高質(zhì)量音頻信號(hào)處理算法 來(lái)解決這些問(wèn)題。我們可以更好的利用 STM32 平臺(tái)來(lái)提高 MP3 的播放質(zhì)量。畢業(yè)論文 29 參考文獻(xiàn) [1] A plete Mp3 decoder on a chip. Hedberg, H。 Lenart, T。 Svensson, H。 Dept. of Electroscience, Lund Univ, Sweden. Microelectronic Systems Education, 2020. (MSE 39。05). Proceedings. 2020 IEEE International Conference on, pages: 103104. [2] Design and implementation of an automatic testing system for MP3 players；YingWen Bai。 ChinChung Lee。Dept. of Electron. Eng., Fu Jen Catholic Univ., Taipei； Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings, 2020. IMTC 2020. IEEE ； On page(s): 2205 2210 [3] Software and hardware codesign for MP3 decoder ； ChangHung Yang。 ChinYu Huang。 TsuiYing Hung。 TungJu Chiang。 YungRuei Chang；Dept. of Comput. Sci., Nat. Tsing Hua Univ., Hsinchu ； TENCON 2020. 2020 IEEE Region 10 Conference ； On page(s): 1 4 [4] 基于 STM32 的 mp3 播放器的設(shè)計(jì) , 韓駿超 [5] 基于 CortexM3的 MP3播放器設(shè)計(jì) , 李寧 。 熊剛 。 徐良平 , 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng) 用 , 20200201 [6] A lowplexity and highprecision requantisation algorithm for MP3 decoding； Lin Dai a。 Jun Yang a。Longxing Shi； National ASIC system research center, Southeast University, Nanjing, China； International Journal of Electronics, Volume 96, Issue 8 August 2020 , pages 813 – 819 [7] An information hiding algorithm for MP3 audio on VLC domainJiaqiang Tan。 Rangding Wang。 Diqun Yan。 CKC Software Lab., Ningbo Univ., Ningbo。Neural Networks and Signal Processing, 2020 International Conference on 。On page(s): 392 395 [8] Low power reconfigurable subband filter bank ASIC for MP3 decoder。. Gangamamba, P. Muralidhar, . Murthy。 International Journal of Information and Communication Technology 2020 Vol. 2, [9] Twostage method for specific audio retrieval based on MP3 pression domain。TsungHan Tsai。 WeiChin Chang。 Dept. of Electr. Eng., Nat. Central 畢業(yè)論文 30 Univ., Chungli, Taiwan。 Circuits and Systems, 2020. ISCAS 2020. IEEE International Symposium on 。On page(s): 713 – 716 [10] Design and implementation of the integration applications for a portable MP3 player with a Bluetooth handfree/set。YingWen Bai。 ChunLee Chiang。 Dept. of Electron. Eng., Fu Jen Catholic Univ., Taipei, Taiwan。 Consumer Electronics, IEEE Transactions on 。 On page(s): 849 855 [11] A hardware/software cooptimization approach for embedded software of MP3 decoder； Zhang Wei 1 , Liu Peng 1 and Zhai Zhibo； Journal of Zhejiang University Science A； On page(s):4249 [12] Real time implementation and optmization of MP3 decoder on DSP。Benix Samuel。 Jhunjhunwala, A.。Indian Inst. of Technol., Madras。Electrical and Computer Engineering, 2020. CCECE 2020. Canadian Conference on 。On page(s): 000699 000702 [13] A new spectral enhancement algorithm in MP3 audioOh, SangHeon(IEEE)。Yoon, WonJung。Cho, YounHo。Park, KyuSikSource:Digest of Technical Papers IEEE International Conference on Consumer Electronics, v 2020, p 285286, 2020,2020 Digest of Technical Papers International Conference on Consumer Electronics, ICCE 39。06 [14] A hardware/software codesign of MP3 audio decoder； TsungHan Tsai1 , Ya Chau Yang1and ChunNan Liu1； The Journal of VLSI Signal Processing；On page(s):111127 畢業(yè)論文 31 致 謝 在華東師范大學(xué)學(xué)習(xí)的四年時(shí)間里，我得到了許多老師和同學(xué)的幫助和支持。值此論文完成之際，特向他們表示 衷心 感謝。 寫(xiě)作畢 業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。