PCM信號進行MP3壓縮時，以1152個PCM采樣值為單位，封裝成具有固定長度的MP3數據幀(幀是MP3文件的最小組成單位)。在解碼時，利用數據幀里的信息就可以恢復出1152個PCM采樣值。這1152個采樣值被分為2個粒度組，每個粒度組包含576個采樣值。一個MP3數據幀分為5個部分：幀頭、CRC校驗值、邊信息、主數據、附加數據。在進行解碼時一般包含同步(Synchronization)、找到幀的開始位置、檢查錯誤(CRC)、霍夫曼解碼(Huffman decoding)、解包信息、輸出量化的頻率信息、再量化(Requantize)、用比例系數放大輸出信息、再排序(Reorder)、增加頻率后重新排序、頻率線立體聲合成(Stereodecoding)等過程。

　　MP3解碼器程序設計包括以下內容：

　　①定點算法設計。盡管定點單片機也支持浮點運算，但浮點運算會消耗大量的指令周期和內存，也會降低系統運行速度，不能應用于MP3實時解碼。在程序設計中，首先要將MP3浮點C解碼算法轉換為定點C解碼算法。浮點算法轉換成定點算法實現過程比較復雜，本文不再多述。

　　②在程序的頭部建立正確的運行頭(Run Time Header)文件。

　　③內存分頁/重疊。與ADSP-218X類似，FD216也是通過設置重疊存儲器選擇寄存器(PMOVLAY/DMOVLAY)來實現PM(CM)/DM存儲器分頁/重疊的。

　　2 無線模塊

　　無線遙控裝置已廣泛應用于車模、航模等領域，用來實現對靶機、驅動電機、玩具等的控制。在空間存在各個頻段、強弱變化的無線電波，因此無線遙控器在通信數據傳輸時容易受到干擾。為了提高通信數據傳輸的可靠性，必須在發送端對傳輸的數據進行編碼，而在接收端對接收的數據進行解碼，以提高抗干擾性。下面先介紹無線收發的特點，再將此無線功能加入MP3中，構成一個有無線功能的MP3，從而完成校園自助導覽儀的設計。

　　發射器一般由數據輸入模塊、編碼電路、調制電路、驅動電路、發射電路等部分組成。當有數據從輸入模塊輸入時，編碼電路產生相應的編碼信號(編碼指信號對載波進行調制)，再由驅動電路進行功率放大后由發射電路向外發射。

　　接收器一般由接收電路、放大整形電路、調制電路、數據處理電路、驅動執行電路等部分組成。接收電路接收發射器發送的調制編碼信號，經過放大整形電路處理后送至解調電路。解調電路對調制信號進行解調，即還原為編碼信號。數據處理電路對編碼數據進行解析，并控制執行電路執行相應的操作。

　　由上述可知，為了提高數據傳輸的可靠性，必須對發送數據及發送的脈沖格式進行編碼，然后在接收端對這些信號進行解碼。現在市場上有很多用于編碼和解碼的專用芯片，例如PT2262/PT2272，它們都是通過硬件實現編碼和解碼的。在接收端，由于無線接收模塊收到的是脈沖信號，而不同的數據位其寬度不同，所以必須測量每個脈沖的寬度，以判別是哪個數字邏輯。在硬件上采用單片機的兩個外部中斷INT 0、INT1來捕捉脈沖的上升沿和下降沿，進而計算出脈沖寬度和數字邏輯。圖3是設計的校園自助導覽儀的無線收發場景。

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　　如果旅游者佩戴我們設計的自助導覽儀進入校園游覽，每次到達校園景點時，會自動接收到校園景點發射的編碼信號，自助導覽儀進行解碼后會播放相應的MP3音頻文件進行景點的介紹。

　　為了檢驗自助導覽儀設備可靠性，進行了一些野外測試，效果良好：

　　①發射模塊距離可調，符合顯示各校園景點需要，基本上能通過控制天線長短和電壓高低得到理想距離;

　　②誤碼可能性極低;

　　③通過程序控制很好地實現了自動判斷同一景點播放完后是否重新播放。

　　3 MP3編碼優化

　　心理模型的優化可以分為兩個方面：心理聲學模型算法的優化和心理聲學模型定點運算的優化。心理模型對于長窗和短窗的運算均需要進行一系列的包含FFT的復雜運算，耗費大量運算周期。因此我們考慮這樣來實現心理聲學模型：首先進行窗體類型的判斷，依據判斷結果，只作對應窗口類型的FFT變換和后續的心理聲學模型計算，從而大大減輕運算負擔。經過測試統計發現，大多數的情況下，編碼器所采用的窗口類型均為長窗，因此在心理模型窗體計算時可以不考慮短窗。

　　另外一種優化則是對定點運算進行優化。由于在心理聲學模型中涉及到諸多復雜的運算(包括循環控制、對數運算、冪運算等)，因此充分利用硬件功能和對運算的優化成為了關鍵。MP3編碼器編碼過程中，量化編碼需要進行多次量化調整循環，每一次的量化調整都會消耗很多周期，因此通常會占到60%～70%的運算周期。在實現時，為了達到實時的要求，對量化編碼模塊的循環進行了控制，得到了最佳的量化結果。

　　結語

　　對MP3的編解碼和無線模塊的整合，是設計電子產品的一個方向，對電子產品的多樣化有一定的推動作用。本文在單片機上通過對MP3的編解碼運算實現了MP3的播放，然后對其功能進行擴展，加入了無線模塊設計和液晶屏等，最終完成了校園自助導覽儀的設計。該系統設計完成后，在西南交通大學進行了多次實驗和推廣，取得很好的效果。

　　雖然我們對編碼進行了優化，且對無線模塊進行了大量的通信測試，但不一定能達到惡劣環境的要求。可以根據實際的需要，調整無線模塊的收發距離。此外，該MP3還可以進行更多的功能擴展，比如做成電子導游、公交報站器等多種電子產品。