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1、 mp3解码器毕业论文 mp3解码器毕业论文基于STM32的低码率MP3解码器设计与实现专 业： 计算机科学技术 目 录摘 要IAbstract第一章引 言11.1研究背景11.2音频编解码的广泛应用与价值21.3本文的组织结构2第二章MP3简介32.1MP3的原理32.2Mp3发展历程32.3MP3特点52.4MP3的音频质量62.4.1MP3音频编码72.4.2MP3音频解码82.5MP3的利弊102.6小结10第三章STM32简介113.1STM32系列简介113.2STM32F107简介123.2.1芯片功能123.2.2板载功能133.3STM32的主要优势133.4小结15第四章M
2、p3编解码架构164.1MP3解码器流程164.2播放的wav文件174.3MP3文件回放184.4ID3V1 Tag194.5Draw Display & Get touch194.6Flying Text194.7小结20第五章软件移植215.1实验概要215.2实验平台：215.3实验过程235.4实验结果26第六章总结与展望276.1总结276.2进一步的工作27参考文献28致 谢30-I-摘要随着通信技术的迅速发展, 对信息存储和传送的要求越来越高, 因而这方面的资源愈发紧张, 如何对信源进行高效的编码成了一个日益迫切的问题。对于语音信号而言, 码率越高，被压缩的比例越小，音质损失越
3、小，与音源的音质越接近。低码率对信息的高效传输和存储有重要意义。音频多媒体应用也越来越广泛。由于嵌入式系统的应用要求及成本因素决定了嵌入式系统在系统资源, 包括硬件资源和软件资源方面都是非常精简和高效的。因此通过底层 API函数实现针对特定处理器的特定关键算法进行程序结构重组和优化，为嵌入式系统低功耗高代码执行效率提供一种很好的解决方案。本文基于STM32平台实现一个MP3编解码器。程序编译利用Ride7交叉编译开发平台进行开发。并且在Keil环境中进行运行。关键词：STM32F107, MP3, Keil, Ride, 嵌入式，编码，解码华东师范大学信息学院计算机科学技术2010年学士毕业论
4、文Abstract With the rapid development of communication technology, we have high demands on information storage and transmission. So the shortage of resource becomes an important problem. The encoding of information becomes an urgent problem. Low bit rate encoding is very important for transmission an
5、d 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 th
6、e 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 compiled using Ride7 cross compiler development
7、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. II毕业论文第一章 引 言1.1 研究背景通信技术随着科技的发展,人们对信息传送和存储的要求越来越高, 从而使得这方面的资源愈发紧张,所以如何高效
8、的编码信源成了一个日益迫切的问题。对于语音信号而言，码率越高，被压缩的比例越小，与音源的音质越接近，音质损失越小。低码率对信息的高效存储和传输有重要意义。作为目前最为普及的音频压缩格式，MP3为广大用户所接受，各种与MP3相关的软件产品层出不穷，并且更多的硬件产品也开始支持MP3，大量的VCD/DVD播放机都都能够支持MP3的播放，还有更多的便携的MP3播放器等等，虽然几大音乐商极其反感这种开放的格式，但也无法阻止MP3音频压缩格式的生存与流传。MP3已经发展了10多个年头，它是MPEG(MPEG：Moving Picture Experts Group) Audio Layer-3的简称，是
9、MPEG1的衍生编码方案，1993年由德国Fraunhofer IIS研究院和汤姆生公司合作发展成功。MP3可以做到1: 12的压缩比并保持基本可听的音质。MP3因为当年硬盘的昂贵迅速被用户接受，而后随着网络的普及，MP3被数以亿计的用户接受。MP3的编码技术在发布之初其实是非常不完善的，因为缺乏对人耳听觉以及声音的研究。在早期，mp3编码器几乎是以粗暴方式来编码，所以音质破坏得很严重。随着新技术的不断发展，编码技术也一次一次的被改良。MP3具有不错的压缩比，使用LAME编码的中高码率的mp3，听感上已经非常接近源WAV文件。使用合适的参数，LAME编码的MP3很适合于音乐欣赏。因为MP3开发
10、时间很长，加上基本不错的压缩比及音质，很多游戏也使用mp3作为音效和背景音乐。基本上著名的音频编辑软件都提供了对MP3的支持，所以可以将mp3象wav一样使用，但是因为mp3编码是有损编码，因此音质会随着多次编辑后急剧下降，mp3并不适合保存素材，但作为作品的demo确实相当优秀的。mp3不错的音质和长远的历史，成为应用最广的有损编码之一。网络上可以找到大量的mp3资源，mp3player日渐成为一种时尚，mp3可以在不少VCDPlayer、DVDPlayer甚至手机中播放。使得mp3成为被支持的最好的编码之一。MP3也并非完美，在较低码率下表现不好。MP3具有流媒体的基本特征，所以可以做到在
11、线播放。当下而言，嵌入式设备在人们的日常生活中运用越来越多。比如:手机、Mp3播放器等等便携式设备。但是，由于便携式设备的电量，数据传输，存储容量都是需要低码率的音频解码与编码的支持。1.2 音频编解码的广泛应用与价值随信息技术的飞速发展，各式各样的数字化产品已经开始替代PC机成为处理信息的工具。在这种数字化潮流下，嵌入式系统已逐渐成为当前研究和应用的热点。而且嵌入式手持设备的视频设备也应用的越来越广泛。随着音频多媒体越来越广泛的应用，因为嵌入式系统的成本因素及应用要求决定了它在系统资源中, 包括软件资源和硬件资源方面都是非常精简和高效的。所以针对特定处理器的特定关键算法可以通过底层 API函
12、数来实现程序结构优化和重组，为嵌入式系统高代码执行效率和低功耗提供一种很好的解决方案。1.3 本文的组织结构本文主要分为六章,文章的结构的内容安排如下：第一章， 引言。简单介绍了MP3、音频编解码、嵌入式设备的需要及普遍应用。以及介绍了本文所基于的实验平台。简单介绍了本文的结构与所做的工作。第二章, 介绍了Mp3的基本知识。Mp3的原理，发展历程，特点以及编解码的基本方法。第三章, 介绍STM32系列，简单介绍了STM32F107芯片的功能。第四章， 介绍了本文实现MP3编解码的基本结构与流程。第五章， 介绍了实验所基于的平台以及实验过程。第六章， 总结与展望。25第二章 MP3简介2.1 M
13、P3的原理MP3是通过利用人耳对高频声音信号不敏感的特性，将时域波形信号转换成频域信号，并划分成多个频段。并且它对不同的频段使用不同的压缩率，对低频信号使用小压缩比以保证信号不失真，对高频加大压缩比（甚至忽略信号）。这种处理就相当于抛弃了人耳基本听不到的那些高频声音，保留了人耳敏感的低频声音信号部分，从而将声源信号以110甚至于112的压缩比率进行压缩。因为此类压缩方式的全称叫MPEG Audio Layer3，因此人们把它简称为MP3。运用MP3压缩格式存储的音乐就叫作MP3音乐，能播放MP3音乐的机器就叫作MP3播放器。2.2 Mp3发展历程MP3全称是动态影像专家压缩标准音频层面3（Mo
14、ving Picture Experts Group Audio Layer III）。它是现在最流行的一种数字音频编码和有损压缩格式，它设计用来大幅度地降低音频数据量。但是它对于大多数用户来说重放的音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下降。MPEG-1 Audio Layer 2是德国Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt fr Luft- und Raumfahrt（后来称为Deutsches Zentrum fr Luft- und Raumfahrt， 德国太空中心）Egon Meier-Engelen管理的数字音频广播（DAB）项目。次项目是
15、欧盟作为EUREKA研究项目资助的，它的名字称为EU-147。EU-147 的研究期间是1987年到1994年。到了1991年，就已经出现了两个提案：ASPEC（自适应频谱感知熵编码）和Musicam（称为Layer 2）。法国CCETT、德国Institut fr Rundfunktechnik和荷兰飞利浦公司提出的Musicam方法。由于它的出错时的健壮性、简单以及在高质量压缩时较少的计算量而被选中。基于子带编码的Musicam 格式是确定MPEG音频压缩格式（帧结构、每帧采样点、采样率、数据头）的一个关键因素。此项技术以及它的设计思路完全融合到了ISO MPEG Audio Layer I、II 以及后来的Layer III（MP3）格式的定义中。在Mussmann教授（University of Hannover）的主持下，标准的制定由Leon van de Kerkhof（Layer I）和Gerhard Stoll（Layer II）完成。由德国Gerhard St
