Player MP3 Portátil

IndiceIndiceFinalidade do MP3 Player;Padrão MP3;Sistema Player MP3 portátil;Partes do Player;Abordagens propostas;Projeto SoC;Usando um chip dedicado para decodificação;Usando um microprocessador DSP;Conclusões;Fontes.

Finalidade do MP3 PlayerFinalidade do MP3 Player

Transforma um arquivo de som em formato MP3 para o formato PCM.

PCM é o sistema usado para reprodução do som.O formato MP3 compacta os dados, garantindo uma

redução na memória necessária para armazenamento dos arquivos.

Produzir, no processo, as menores perdas possíveis.Baseado no modelo psicoacústico humano para produzir

uma compressão de dados com mínimas perdas.

Por quê Compactar o Formato PCM ?

Por quê Compactar o Formato PCM ?

Problemas com PCM:Muitos dados são necessários para codificar um

arquivo.Ex: Uma gravação de 16 bits, com taxa de

amostragem de 48 kHz em stereo consome 192kbytes por segundo de som.

Uma codificação MP3 pode transformá-lo em até 4kbytes por segundo.

Padrão MP3Padrão MP3

O MP3 é o layer três na codificação de som do padrão MPEG, definido na ISO11172-3, que prevê também codificação para vídeo.

Características principais:Taxa de Transferência: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128,

160, 192, 224, 256 e 320 kbps.Taxa de Amostragem: 32, 48 e 44.1 kHz.Modos: Stereo, Joint Stereo, Dual Channel, Single Channel.

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Formato do Frame

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Formato do Frame

Processo de decodificação:

Sincronização e Decodificação

BitstreamMP3

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Formato do Frame

Processo de decodificação:

Sincronização e Decodificação

DequantizaçãoBitstream

MP3

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Formato do Frame

Processo de decodificação:

Sincronização e Decodificação

DequantizaçãoMapeamento

Freq => Tempo

BitstreamMP3

PCM

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Decodificação do Frame Frame composto por:

Header Side Information Main Data

Sincronização feita com trilho de 12 1s. Side Information contém informações para decodificação

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

DequantizaçãoRestabelecer os valores originais de atribuição energética de

cada faixa de freqüências.Equação:

kiSabs

iissign

ixr

3/4)()(

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Mapeamento Frequencia => domínio tempo

Padrão MP3 (cont.)Padrão MP3 (cont.)

Dequantização, IMDCT e Filtro de Síntese exigem um grande número de cálculos.

Estimativa, segundo [1]

Função Custo Computacional (MOPS)Dequantização 0,384IMDCT 12288Filtro de Síntese 6960Total 19632

Sistema Mp3 Player Portátil Sistema Mp3 Player Portátil

Partes do PlayerPartes do PlayerPorta de dadosMemória Microprocessador Display Controles Amplificador para fone de ouvidoSaída de AúdioAlimentação

Fontes de DadosFontes de Dados Não fixos (CD-R / CD-RW / DVD-R / ZIP Disk / Flash

Memory);

Fixo (IDE Hard Drive / SCSI Hard Drive);

Via Comunicação (Parallel Port, TCP/IP).

Tipos de MemóriaTipos de MemóriaEm 64 MB de memória => 12 até 13 músicas;Memória Flash Interna;SmartMedia Card

Capacidade varia de 2MB até 128MB

Tipos de Memória (cont)Tipos de Memória (cont)CompactFlash Cards

Desenvolvida em 1994 pela Sandisk;Utiliza um chip de controle, que permite um acréscimo de

performance ao sistema;Consiste em um pequeno circuito com memória Flash e um

chip de controle dedicado;Pode operar de 3.3V até 5V;Possui uma capacidade que varia de 8MB até 192MB ;

Abordagens PropostasAbordagens Propostas

1) Projetar um SoC

2) Selecionar um chip MP3 decoder;

3) Selecionar um microcontrolador DSP para implementar a decodificação MP3

Projeto SoCProjeto SoC

Seleção de IPs necessários para integração no chip;Permite maior flexibilidade, podendo ser adicionada

outras funções;Desvantagem é o maior tempo de projeto e o custo para

desenvolver chip e o sistema;Tensilica Inc. fornece um processador core – XTensa -

que pode ser configurado para muitas aplicações DSP.

Projeto SoC (cont)Projeto SoC (cont)

Core CS6002 MP3, desenvolvido pela Tensilica usando o processador XTensa;

Características:19,5 MIPS;17,5KBytes ROM para memória de código;15KBytes ROM para tabelas;13.5 Kbytes RAM;Input Buffer recomendado de 2048 bytes;Output Buffer recomendado de 6912 bytesSaída em 16 bits;

Chip Decoder DedicadoChip Decoder Dedicado

Alguns CIs encontrados: STA013 (ST)MAS 3507D (Micronas);MAS 35x9F (Micronas);VS1001 (VLSI Solution);STA016T (ST);

Chip Decoder Dedicado (cont)

Chip Decoder Dedicado (cont)

MAS 3507D (Micronas):CI dedicado para decodificação MP3;Processador DSP RISC;Alimentação de 1 à 3.6 V;Entrada do Bitstream por uma serial assincrona;Informações disponíveis em um barramento I2C;Sinal de saída do aúdio disponível em um

barramento I2S.

Chip Decoder Dedicado (cont)Chip Decoder Dedicado (cont)

Chip Decoder Dedicado (cont)

Chip Decoder Dedicado (cont)

Chip Decoder Dedicado (cont)

Chip Decoder Dedicado (cont)

MAS 35x9F (Micronas):É um CODEC com conversor AD e DA interno;Processador DSP RISC; Consumo de potência abaixo de 70mW;Amplificador para fone-de-ouvido;Informações disponíveis em um barramento I2C;

Usando um microcontrolador DSP

Usando um microcontrolador DSP

Segundo [1], onde foi analisado um projeto MP3 Player com as seguintes especificações:

Performance: Sample rate acima de 48kHz;Fonte: Duas baterias AAA;Peso: < 80g;Volume: 65 x 90 x 17 mm3;Taxa de transferência: 1.5 Mbps;Suporte USB;Memória expansível: acima de 32 MB;

Usando um microcontrolador DSP

(cont)

Usando um microcontrolador DSP

(cont)Sistema baseado em um microcontrolador DSP

DSP TMS320VC5409-80, com clock de 80MHz;32 MB de memória;32k x 32 bits RAM;16k x 16 bits ROM;PCM1723 D/A;TPA102 – Amplificador para fone;USB;Alimentação - Conversor DC/DC e regulador de tensão;

Usando um microcontrolador DSP

Usando um microcontrolador DSP

Custo aproximado:

Componente Custo (US$)TMS320VC5409 9,27PCM1732 D/A 4,15Amplificador p/ fone 0,78Fonte de Alimentação 3,02Memória 32 MB 15Outros 10Total 50

FontesFontes

[1] Portable MP3 Player Design – Chui Chung Lin ;

[2] Texas Instruments - www.dspillage.ti.com;

[3] Tensilica – www.tensilica.com;

[4] ISO/IEC 11172-3;