Player MP3 Portátil

1. Player MP3 Portátil

2. Indice • Finalidade 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.

3. Finalidade 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.

4. 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.

5. Padrão 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.

6. Padrão MP3 (cont.) • Formato do Frame

7. Padrão MP3 (cont.) • Formato do Frame • Processo de decodificação: Bitstream Sincronização e Decodificação MP3

8. Padrão MP3 (cont.) • Formato do Frame • Processo de decodificação: Bitstream Sincronização e Decodificação Dequantização MP3

9. Padrão MP3 (cont.) • Formato do Frame • Processo de decodificação: Bitstream Sincronização e Decodificação Dequantização Mapeamento Freq => Tempo PCM MP3

10. 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

11. Padrão MP3 (cont.) • Dequantização • Restabelecer os valores originais de atribuição energética de cada faixa de freqüências. • Equação:

12. Padrão MP3 (cont.) • Mapeamento Frequencia => domínio tempo

13. Padrão MP3 (cont.) • Dequantização, IMDCT e Filtro de Síntese exigem um grande número de cálculos. • Estimativa, segundo [1]

14. Sistema Mp3 Player Portátil

15. Partes do Player • Porta de dados • Memória • Microprocessador • Display • Controles • Amplificador para fone de ouvido • Saída de Aúdio • Alimentação

16. Fontes 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).

17. Tipos de Memória • Em 64 MB de memória => 12 até 13 músicas; • Memória Flash Interna; • SmartMedia Card • Capacidade varia de 2MB até 128MB

18. 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 ;

19. Abordagens Propostas • Projetar um SoC • Selecionar um chip MP3 decoder; • Selecionar um microcontrolador DSP para implementar a decodificação MP3

20. Projeto 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.

21. 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 bytes • Saída em 16 bits;

22. Chip Decoder Dedicado • Alguns CIs encontrados: • STA013 (ST) • MAS 3507D (Micronas); • MAS 35x9F (Micronas); • VS1001 (VLSI Solution); • STA016T (ST);

23. 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.

24. Chip Decoder Dedicado (cont)

25. Chip Decoder Dedicado (cont)

26. 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;

28. 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;

29. 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;

30. Usando um microcontrolador DSP • Custo aproximado:

31. Fontes • [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;