AVR32B0256软件解码MP3论证 helix方案

lisn3188 · 发表于 2010-10-7 22:25:23

没做过，总觉得MP3解码应该是很简单的事情，还有过用AVR解MP3的想法，现在看来真正的觉得可笑。
查了一些关于软件解MP3的资料，决定用helix 方案试一下，让我们算一下用helix 解MP3最少要多少的资源:
1.MP3是一帧为单位进行解码，也就是说，必须至少读入一帧的数据以准备解码，一帧有多少的数据呢？看看：
数据帧大小:

FrameSize = (((MpegVersion == MPEG1 ? 144 : 72) * Bitrate) / SamplingRate) + PaddingBit

例如: Bitrate ＝ 128000, a SamplingRate ＝44100, and PaddingBit ＝ 1

FrameSize = (144 * 128000) / 44100 + 1 = 417 bytes
也就是说，想解码一个比特率为128K，采样率为44.1K的MP3文件，最少一次读入内存417 bytes 以准备解码。

2.helix 在运行解码程序的时候要24K的RAM内存，这个是官方给的数据这个就是最大的门槛

3.解码输出，这个也是要内存的，别告诉我你一输出就直接给DAC不用缓冲区，这个是跑不掉的，要多少呢，
PCM音频信号进行MP3压缩时，以1152个PCM采样值为单位，封装成具有固定长度的MP3数据帧。
在解码时，利用数据帧里的信息可以恢复出1152个PCM采样值
也就是说，helix 在进入一帧解码完成后，会输出1152个PCM数据，这个是16位的用于直接输出到DAC的数据

算一下，现在要多少内存了，假设我们想解码320K码率的MP3文件，那么按上面的算，我们至少要：
1047 + 24k + 1152 bytes = 26.2K

等等，这里还没有算上文件系统FAT还有堆栈占用的内存呢，那它们到底还要多少呢？
什么都别说，单是堆栈，在进入如些复杂的DSP运算，为了保证程序的可靠运行，官方建议4K ,综合以上，已用30.2K

到这里，AVR32B0256还剩下多少内存呢，我们知道这个片子有片内RAM 32K 那还有32-30.2=1.8K的内存

我的天呀，似乎刚刚好。。。

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lisn3188 · 发表于 2010-10-7 22:34:20

上传一下用helix方案做的MP3，已经做成了，使用：
AVR32B1128 32KRAM 用PWM做DAC输出，定时器产生时序，中断里修改PWM值以输出PCM数据。

国外牛人用B1128做的MP3电路图和程序包ourdev_588129R4IGPT.zip(文件大小:1.50M) (原文件名:UC3B-MP3.zip)

mowin · 发表于 2010-10-7 22:34:50

avrfreaks上有人用UC3B1256做出来了，也是用HELIX解码的

lisn3188 · 发表于 2010-10-7 22:52:19

嗯，是的，我贴的压缩包就是从avrfreaks上下载来的，里面有完整的电路和工程目录，

huatuizh · 发表于 2010-10-8 18:16:49

楼主 PWM DAC 效果怎么样？
是1K、255K电阻RC网络，分别两个8-bit PWM组合成16-bit的方案吗？
我去年测试了下这样的pwm dac，效果奇差，基本上只能听到而已。不晓得哪里误了。

lisn3188 · 发表于 2010-10-8 22:04:28

LS，
是1K、255K电阻RC网络，分别两个8-bit PWM组合成16-bit的方案，这样的DAC有噪音是跑不掉的，只能用来验证软件解码是否成功
但是我没有用PWMDAC，硬件方面，我使用了：
WM8978 CODEC，这个芯片工作在主模式，自动产生MCLK时序，不需要AVR32用另外的时钟来产生时序。
使用TWI总线来设置 WM8978 的采样率和音量。
电路参考了，RT-Thread 网络收音机。

huatuizh · 发表于 2010-10-9 15:33:08

哦，原来这样，明白。
atmel的SSC还是很好用的，灵活配置成 I2S、AC97、PCM 等各种帧格式，接codec，绝对秒杀NXP、ST、LM3S。

mowin · 发表于 2010-10-9 15:43:02

回复【6楼】huatuizh
哦，原来这样，明白。
atmel的ssc还是很好用的，灵活配置成 i2s、ac97、pcm 等各种帧格式，接codec，绝对秒杀nxp、st、lm3s。
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在玩AVR32的表示对其SSC外设很满意.搭配PDCA使用一个字爽

lisn3188 · 发表于 2010-10-17 20:53:12

经过几天的努力，终于做好了。

B0256+CODEC+SD (原文件名:SAM_0387.jpg)

正在播放...320Kbps@44100 (原文件名:SAM_0391.jpg)

lisn3188 · 发表于 2010-10-17 21:06:35

授之以鱼不如授之以渔。
下面简单讲一下使用helix进行软解MP3的大概流程。
1.首先找到MP3格式的文件，这个需要文件系统的协助，我的代码使用了SOFTWARE_FRAMEWORK里面的文件系统
直接通过
if(nav_file_checkext((FS_STRING)"MP3"));进行判断这个文件的后缀是否是MP3文件夹
2.读取文件，找到MP3的帧起始标志，这个helix已经帮我们写好了
/**************************************************************************************
* Function: MP3FindSyncWord
*
* Description: locate the next byte-alinged sync word in the raw mp3 stream
*
* Inputs:    buffer to search for sync word
*             max number of bytes to search in buffer
*
* Outputs:    none
*
* Return:    offset to first sync word (bytes from start of buf)
*             -1 if sync not found after searching nBytes
**************************************************************************************/
int MP3FindSyncWord(unsigned char *buf, int nBytes)
这个子程序的输入unsigned char *buf 是指读入文件数据的起始指针，
int nBytes 这个是指输入缓冲区的大小。
3.找到帧同步后就可以调用MP3Decode 来进行解码了
4.解码完成后，得到的PCM数据会存放在outBuf[] 这个缓冲区里面详见SUBBAND.c
5.把得到的PCM数据输出到DAC。

wcm_e · 发表于 2010-10-19 15:49:30

伸个爪子学习, 谢谢!

lisn3188 · 发表于 2010-10-19 21:17:42

感兴趣的可以一起讨论，我现在正尝试修改源码，以播放U盘里的MP3文件。
SOFTWARE_FRAMEWORK 的FAT文件系统不能同时打开两个文件，所以不能打开字库文件以支持中文显示，郁闷～～

做好了，公布代码，同时详细说明一下整个MP3工作流程

ForNever · 发表于 2010-10-19 21:57:34

算一下，现在要多少内存了，假设我们想解码320K码率的MP3文件，那么按上面的算，我们至少要：
1047 + 24k + 1152 bytes = 26.2K
~~~~~~~~~~1152是MP3一帧的采样数，常见的双声道、16bit采样MP3一帧解出来的PCM数据是4608Bytes，开两个buffer就是8216Bytes！

MP3解码速度不是问题，跑5xMHz的44B0就能搞定，关键在于RAM要够，类似问题对于FLAC和WMA都存在。

90999 · 发表于 2010-10-19 22:01:54

以前我也想移植MP3解码进CM3，就查了以下几种

mpg123(mpg321)公认声音是最好的（MP3解码器），但是我记得以前看的时候发现里面带了SRC......内存占用很大。
libmad，这个调试了下，不知道为何解不成功。

helix，这个是real公司的代码吧，我记得好象是。

mowin · 发表于 2010-10-19 22:22:59

回复【11楼】lisn3188 龙南
感兴趣的可以一起讨论，我现在正尝试修改源码，以播放u盘里的mp3文件。
software_framework 的fat文件系统不能同时打开两个文件，所以不能打开字库文件以支持中文显示，郁闷～～
做好了，公布代码，同时详细说明一下整个mp3工作流程
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每个NAV只能打开一个文件，但是你可以同时有多个NAV，迂回实现打开多个文件

gzhuli · 发表于 2010-10-19 22:37:55

helix代码比libmad小很多，不过helix是16位的，libmad是24位的，估计helix对几个常量表做了简化。
STM32 Radio项目就是用helix的，72M CM3解320k MP3大概占60-70%。

90999 · 发表于 2010-10-20 00:51:35

回复【15楼】gzhuli 咕唧霖
helix代码比libmad小很多，不过helix是16位的，libmad是24位的，估计helix对几个常量表做了简化。
stm32 radio项目就是用helix的，72m cm3解320k mp3大概占60-70%。
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移植到汇编也许会快点。

做一台功能类似D50（仅放音）的机器出来也不是没可能的。

话说D50的LCD好象是STN的点阵？

gzhuli · 发表于 2010-10-20 01:34:30

回复【16楼】90999 张耀扬
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helix的核心部分已经是汇编的了，目前这个效能已经比较合理。AVR32官方的UC3A0512 demo是用libmad的，精度也是裁剪为16位。
类似D50的机器，MP3貌似可有可无吧，集中火力处理APE和FLAC更好。

90999 · 发表于 2010-10-20 01:46:43

是么，我去看看。

piccode · 发表于 2010-10-20 07:59:54

回复【17楼】 gzhuli 咕唧霖
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APE需要占用系统更高频率和更大数据处理量的浮点运算， AVR32浮点运算可行吗？

hexenzhou · 发表于 2010-10-20 07:59:55

libmad用过，蛮方便的。

reloaded · 发表于 2010-10-20 08:49:26

回复【8楼】lisn3188 龙南
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这个显示屏的效果很不错，，字体也很好看，，

piccode · 发表于 2010-10-20 08:55:22

显示屏是OLED吧

gzhuli · 发表于 2010-10-20 09:24:57

回复【19楼】piccode
回复【17楼】 gzhuli 咕唧霖
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ape需要占用系统更高频率和更大数据处理量的浮点运算， avr32浮点运算可行吗？
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其实一直很奇怪，是谁说APE需要浮点运算的？连MP3都能用整形运算解码，APE会在哪里需要用浮点？而且理论上看，用浮点运算会有精度损失问题，难以保证无损吧。
我看官方的SDK，除了计算播放进度之类的无关紧要功能外，暂时没看到核心部分用浮点运算的，有知道的麻烦帮忙指出具体在哪个文件的哪一行，大家一起看看能不能改成整形的。

reloaded · 发表于 2010-10-20 10:39:34

回复【22楼】piccode
显示屏是oled吧
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蛮多坏的mp3上面都有这个oled的，单买oled也不贵，
老外很喜欢用oled。。

谁能做一个支持mp3，wma，aac/m4a的解码库，就牛叉大发了，，，比较非主流的ogg，和asf就算了吧。rm不开源也算了。高端的ape，flac，wav基本上也不太指望能解码了。
要是都能支持？估计有人说不如买现成的产品了，，少了很多乐趣啊。

gzhuli · 发表于 2010-10-20 10:44:14

回复【24楼】reloaded 电子浪人
回复【22楼】piccode
显示屏是oled吧
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谁能做一个支持mp3，wma，aac/m4a的解码库，就牛叉大发了，，，比较非主流的ogg，和asf就算了吧。rm不开源也算了。高端的ape，flac，wav基本上也不太指望能解码了。
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主要是内存问题，单片机内存太小，做起来很麻烦。如果上ARM9，那直接用Linux就啥都有了，也没必要自己折腾。
APE, FLAC, WAV很高端么？WAV完全不需要解码呀。

kingofkings · 发表于 2010-10-20 11:28:23

内存几个办法外挂SRAM
或者用B0512 96K SRAM.....

reloaded · 发表于 2010-10-20 11:55:41

大师，不好意思，还真不知道wav不要解码，，业余玩家见谅见谅～～～
arm9核心板也得250吧～～还不算布线的人工费～～（鉴于自己不会画多层板和使用pads）
～～～还不算学习linux系统的时间

以前有用7s64做的wav解码器，好像是哪位大虾的作品来着，，
现在64kram的mcu也就40元左右，96kram没仔细找过，128kram貌似就要70元++了。。
算算貌似也快到200了一共（加制版费的话）

回复【25楼】gzhuli 咕唧霖
回复【24楼】reloaded 电子浪人
回复【22楼】piccode
显示屏是oled吧
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谁能做一个支持mp3，wma，aac/m4a的解码库，就牛叉大发了，，，比较非主流的ogg，和asf就算了吧。rm不开源也算了。高端的ape，flac，wav基本上也不太指望能解码了。
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主要是内存问题，单片机内存太小，做起来很麻烦。如果上arm9，那直接用linux就啥都有了，也没必要自己折腾。
ape, flac, wav很高端么？wav完全不需要解码呀。
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piccode · 发表于 2010-10-20 11:58:32

回复【23楼】 gzhuli 咕唧霖
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http://www.monkeysaudio.com/developers.html上面的好像是浮点运算进入处理，没有细看
有没有谁有移植好的APE Library？（不知有没有其它的source code)

回复【26楼】 kingofkings 技术火
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内存几个办法外挂SRAM
或者用B0512 96K SRAM.....
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也不是做市场卖方案，自已玩的话APE/FLAC 其中之一就行了，WAV的话功耗还能下来呢， PIC32自已就有128K RAM

piccode · 发表于 2010-10-20 12:00:44

楼住的屏在那买的，是少脚位的话给个连接好不？

lisn3188 · 发表于 2010-10-20 20:06:59

哇，好多大牛都出来了。。。

【12楼】 ForNever
谢谢你的指正，MP3一帧的采样数确实是1152个，解码出来的缓冲区必须要1152*2 bytes

【14楼】 mowin 雾湾
谢谢你的指点，可是多个NAV 是如何创建呢，迂回打开文件后会不会是从文件的起始打开？

【29楼】 piccode
屏是TAOBAO上买的。30个脚，关键字：“0.96寸 OLED”自己搜一下就出来了

mowin · 发表于 2010-10-20 23:36:11

举例说明吧

enum {
NAV_ID_0 = 0,
NAV_ID_1
}

在NAV_ID_0打开file_name_0
nav_select(NAV_ID_0);
nav_drive_set(nav_drive_nb() -1);
nav_partition_mount();
nav_checkdisk_disable(); /* Skip fat_check_device() for every read */
nav_filelist_reset();
nav_filelist_findname("file_name_0", FALSE));
file_open(FOPEN_MODE_R);

在NAV_ID_1打开file_name_1
nav_select(NAV_ID_1);
nav_drive_set(nav_drive_nb() -1);
nav_partition_mount();
nav_checkdisk_disable(); /* Skip fat_check_device() for every read */
nav_filelist_reset();
nav_filelist_findname("file_name_1", FALSE));
file_open(FOPEN_MODE_R);

读file_name_0
nav_select(NAV_ID_0);
file_seek(offset, FS_SEEK_SET);
file_read_buf(buf, BYTE_CNT);

读file_name_1
nav_select(NAV_ID_1);
file_seek(offset, FS_SEEK_SET);
file_read_buf(buf, BYTE_CNT);

以上是菜鸟代码，望大牛斧正，谢谢

huwenhui · 发表于 2010-11-30 20:57:18

mark

yusufu · 发表于 2010-11-30 21:15:04

mark,好贴，学习了

algebra · 发表于 2011-1-17 21:37:27

MP3论证 helix方案

xiaob135 · 发表于 2011-1-22 18:41:26

这个应该是不用DSP的吧，怎么样把内部DSP利用起来呢？

cheungman · 发表于 2011-3-19 10:53:50

回复【35楼】xiaob135 快乐青春
这个应该是不用dsp的吧，怎么样把内部dsp利用起来呢？
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同问, 怎么把内部的DSP用于MP3解码呢?

gzhuli · 发表于 2011-3-19 13:52:35

AVR32没有“内部DSP”，只有DSP指令，编译器支持就可以了。

lqsoft · 发表于 2011-6-2 19:21:01

mark

j-link · 发表于 2011-6-4 16:11:22

楼主,我的MP3 mp3FrameInfo.version=1 无法播放??
如果删掉声音断断续续.........

// check if this is really a valid frame
// (the decoder does not seem to calculate CRC, so make some plausibility checks)
if (MP3GetNextFrameInfo(hMP3Decoder, &mp3FrameInfo, read_ptr) == 0 &&
mp3FrameInfo.nChans == 2 &&
mp3FrameInfo.version == 0) {
debug_printf("Found a frame at offset %x\n", offset + read_ptr - mp3buf + mp3file->fptr);
} else {
puts("this is no valid frame");
// advance data pointer
// TODO: handle bytes_left == 0
assert(bytes_left > 0);
bytes_left -= 1;
read_ptr += 1;
return 0;
}

niba · 发表于 2011-6-28 14:20:44

好像很占内存呀，我编译后的结果如下，楼主编译结果怎样呀？

编译结果 (原文件名:未命名.jpg)

文件缓冲区我设置单位 char buffer[10000]; // file copy buffer

development007 · 发表于 2011-7-3 21:02:08

回复【楼主位】lisn3188 龙南
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我关心功耗咋样？

wshini7316 · 发表于 2012-7-9 22:36:51

正在学习，工作中要移植MP3解码。

pubuntu · 发表于 2012-7-20 15:34:57

很好。很强大。。

f1jiang · 发表于 2014-2-24 22:51:45

mark!正打算做个mp3玩玩！

AVR32B0256软件解码MP3论证 helix方案

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