Ｉ－）》． 研发 …………………………一 ＭＰ３铒码器的ＳＯＰＧ寥 五邑大学程维好张歆奕 【摘要】简单的介绍了ＭＰ３１￣解码原理，并应￣ｓｏｅｃ技术构建快速合适的硬件系统，以Ａ１ ｅｒａ公司￣Ｎｉｏｓ ＩＩ软核处理器作为控制及解码单元来完成ＭＰ３解码器的设计。 对ＭＰ３解码器中主要算法模块做了优化和改进， Ｖｅｔｉｌｏｇ￣－来实现ＭＰ３解码器的ＲＴＬ设计，并在ＤＥ２—７０开发板上得到了实时验证，达到了较好的优化效果。 【关键词】ＭＰ３；ＳＯＰＣ；Ｎｉｏｓ ＩＩ；硬件实现 １．引言 ＭＰ３（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ３）是高品质 的音频压缩标准，因其在音质，复杂度 与压缩比的完美折中，占据着广阔的市 场，目前在便携式设备领域深受人们喜 爱。而随着消费电子的快速发展，ＭＰ３ 在各种场合的需求越来越多，同时针对 ＭＰ３解码器的设计也越来越多。其中主要 有以下三种方式：①以专用ＭＰ３编解码 芯片为核心加上必要外围电路的ＶＬＳＩ实 现；（￣ＤＳＰ处理器加外部存储器，数模转 换等外围器件实现；③以低速核心处理 器（ＣＰＵ／ＲＩＳＣ）与其他硬件加速模块的 ＳＯＰＣ设计加上外围器件实现。而第三种 实现方式相对于前两种方式在功耗和性 价比方面有着明显的优势，本文是基于 ＳＯＰＣ技术来实现ＭＰ３解码器的设计，其中 ＭＰ３文件数据用ｓＤ卡来存放 。 ２．ＭＰ３解码流程分析 ＭＰ３解码流程如图１所示，解码的主 要过程包括同步提取码流（以帧为单位）哈 夫曼解码，比例因子解码，反量化，重 排列，立体声处理，混叠重建，ＩＭＤＣＴ变 码流解析 换，子带综合滤波合成，最后输出原始 的ＰＣＭ数据。 在解码过程中，耗时比较多的主要 是ＩＭＤＣＴ和子带综合滤波这两部分。在 编译后它们占据着相当多的硬件资源， 功耗特高，所以在设计时针对这两个计 算量大的算法ＩＭＤＣＴ，子带综合滤波器 做了硬件加速处理，来提高整个系统的 性能。在ＩＭＤＣＴ算法中有长块和短块， 计算时长块输入是１８点而短块输入是６ 点，长短块输入的值都是非２的ｎ次方， 所以可以采用Ｓｚｕ Ｗｅｉ Ｌｅｅ＇陕速算法，此算 法对输入点数越大的运算，其速度提升 就越明显。传统的ＩＭＤＣＴ算法，在计算长 块时需要的是３６＊１８次乘法和３６．１７的加 法，采用Ｓｚｕ Ｗｅｉ Ｌｅｅ算法后，长块的计 算只需要４３次乘法和１１５次加法，程序的 运算速度显著提高了。在设计子带综合 滤波时，直接计算则需要执行３２＊６４次 乘法和３１＊６４次加法，两声道采样率为 ４４．ｉＫＨｚ，乘法运算量为（４４１００／３２） ｝（６４＊３２＋５１２）＊２＝７０５６０００次／秒，而系统 时钟一般都采用的是５０ＭＨｚ，单个周期内 图１ ＭＰ３解码流程 占着整个解码时间的５８．２％，严重影响了 整个系统解码的速率。所以可以根据余 弦函数的对称性，并结合Ｂｙｅｏｎｇ Ｇｉ Ｌｅｅ 快速ＤＣＴ算法来进行改进，改进后子带综 合滤波则只需要进行３８４次乘法和３７６次 加法，大大提升了运算速度 。 ３．系统的硬件设计 基于Ｎｉｏｓ Ｉ Ｉ的嵌入式系统主要是由 三部分组成：ＩＰ库（ＮｉｏｓＩＩ软核处理器， Ａｖａｌｏｎ总线，外围设备接口等），ＧＮＵＰｒｏ 软件编译器，ＳＯＰＣ Ｂｕｉｉｄｅｒ开发工具。本 文在硬件设计时使用Ａｌｔｅｒａ公司的Ｃｙｃｌｏｎｅ ＩＩ ＦＰＧＡ芯片，型号为ＥＰ２Ｃ７０Ｆ８９６Ｃ６，主要 外围设备包括片￣ｂＳＤＲＡＭ存储器、ＳＤ卡、 音频芯片ＷＭ８７３１、ＬＣＤ等，其中ＦＰＧＡ芯片 完成对各个硬件模块和数据流的控制，片 外存储器存放程序数据和执行代码，ｓＤ卡 存放ＭＰ３文件，音频芯片将ＰＣＭ数据流转换 输出，ＬＣＤ显示系统状态，ＩＰ核的复用是 ＳＯＰＣ设计的关键 。其硬件系统结构如图 ２所示。 而ＦＰＧＡ内部逻辑设计是以Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ为开发环境，以Ｖｅｒｉｌｏｇ语言编程实现 音频控制，ｓＤ卡的读写，液晶显示驱动 等功能模块的设计。用ＳＯＰＣ Ｂｕｉｌｄｅｒ配 置并产生ＹｉＯＳＩＩ软核处理器以及必要的 外设，然后在再通过编译，下载￣ＪＦＰＧＡ 的配置芯片中，形成硬件逻辑电路的连 接，最后验证系统，从而实现ＭＰ３音频文 件的输出。除了音频模块、ＳＤ卡控制模 块、ＬＣＤ显示驱动模块外其他模块都可以 通过ＳＯＰＣ Ｂｕｉｉｄｅｒ来添加ＩＰ核构建。 至于ＭＰ３解码算法中的子带综合滤 波，ＩＭＤＣＴ变换两部分处理起来特耗时， 针对这类耗时问题，可以采用软硬件协 同处理（软件中耗时较多的部分进行硬件 加速后，往往会比原先软件处理时的速 度快上好几倍。）来提高整个系统运行 图２硬件系统框图 一图３ ＳＯＰＣ的搭建 ６４一电子世界／２０１２．０３／ …………………………一 筮屋一 ｌ ＱＱ在图书馆电子资源管理与服 务中的应用 九江学院图书馆 胡森树李志明 【摘要】本文介绍了ＱＱ软件丰富的功能及组件，在此基础上探讨了ＱＱ软件在电子资源采购、宣传、培训、咨询、全文传递及管理与维护等服务中的具体应用。 【关键词】ＱＱ软件；电子资源管理；电子资源服务；信息服务；图书馆 随着计算机技术和网络技术的飞速发 展，电子资源发展日益成熟，阅读设备日 益方便，越来越受读者欢迎，作为文献信 息资源中心的图书馆越来越重视电子资源 的收藏，电子资源在图书馆的收藏比例日 益增加，多的占半壁江山或超过纸质资源 的收藏。由于电子资源浏览、查询、使 用、移动都非常方便，图书馆读者越来越 对电子资源感兴趣，出现了电子资源使用 率逐步提高、纸质资源利用率逐步下降的 趋势。作为提供文献信息资源管理与服务 的图书馆来说，如何为读者提供满意的电 子资源管理与服务是一个值得研究的课 题，ＱＱ软件发展及丰富功能为该课题的研 究带来了新的思路。 １．００的功能及组件 ＱＱ由于界面设计十分合理，用户操作 简单，是所有即时通软件中最成功的案 例，是世界上唯一一个注册用户超过１Ｏ亿 用户的聊天工具。腾讯公司官方统计截 止到２Ｏ１Ｏ年８月ｌ１日，ＱＱ活跃帐户数超过 ６．Ｉ２５亿，最高同时在线用户数突破１．２ 亿，“ＱＱ空间”活跃账户数４．５８５亿 “ 。 对于许多人来说，ＱＱ已经在工作、生活、 学习、交友等过程中扮演重要角色，已经 离不开了，不只是它简单易操作，还有着 丰富的实用功能。 １．１对点聊天 程协助。 １．１．１传送文件 在点对点聊天时，可以给对方传送文 话。您只需要将生成的代码嵌入至您网页 字、视频、音频、图片等各种类型的文 上对应的页面代码中，如：日志、个人网 件，一次可发送单个文件也可发送整个文 页、邮件签名档等地方，即可拥有您的 种快速沟通服务，该服务可以让您在不加 好友的情况下和域中的朋友发起临时会 点对点聊天是ＱＱ最基本功能，也是最 成熟的功能。个人注册成功ＱＱ号后，加别 人ＱＱ号或别人加你ＱＱ号为好友，即可开始 聊天，实现点对点的聊天。可以进行文字 聊天、视频聊天、语音聊天，给对方播放 影音文件、传送文件，还可以请求对方远 件夹，可发送即时文件也可发送离线文件 （文件可在服务器上保存７天等待接收）， 传送速度非常快，操作过程非常方便。 １．１．２远程协助 在点对点聊天时，可以请求对方远程 协助解决一些自己不能解决的计算机操作 问题，并且自己可以看见对方操作自己计 算机的全过程，了解和学习问题解决方 式、方法和步骤。具体操作如下：（１）首 先打开与好友聊天的对话框，鼠标指着的 那个就是“窗口布局设置”，单击一下， 就能找到“远程协助”选项。（２）“远程 协助”的申请必须由需要帮助的一方点击 “远程协助”选项。之后，会在对方的聊 天窗口出现提示。接受请求方点击“接 受”了。这时会在申请方的对话框出现一 个对方已同意你的远程协助请求“接受” 或“谢绝”的提示，只有申请方点击“接 受”之后，远程协助申请才正式完成。成 功建立连接后，在接受方就会出现对方的 桌面，并且是实时刷新的。右边的窗口就 是申请方的桌面了，不过现在你还不能直 接控制他的电脑，要想控制对方电脑还得 由申请方点击“申请控制”，在双方又再 次点击接受之后，即可控制对方的电脑， 可以将对方电脑的屏幕最大化或设置成滚 动屏幕方便查看和操作。 “ＱＱ在线状态”；从而进行个人沟通、商 业交流或提供线上即时客户服务 。 １．３ ＱＱ群 ＱＱ群是由腾讯ＱＱ的一种附加服务，是 个聚集一定数量ＱＱ用户的长期稳定的公 一共聊天室。团体成员可以互相通过语音、 文字、视频等方式互相交流信息。 ＱＱ等级为太阳的用户或ＱＱ会员可以申 请建立一个群。ＱＱ群分为普通群、高级群 和超级群，直接申请获得的群是普通群， 人数上限ｉＯ０人。群的号码也是系统随机 生成。群成员向群帐户上充值可以增加人 数上限，最高为２００人。会员用户可以升 级自己创建的群为高级群。可以创建和升 级的个数随会员等级的上升而上升。ＱＱ会 员ＶＩＰ６等级用户可以创建超级群，超级群 最高支持５００人，创建群的人成为“创建 者”，拥有管理群的最高权利，创建者可 以设置３位（最高５位）“管理者”。普 通群还配备一个大小为ｌ６ＭＢ的群共享空 间，成员可以自由上传文件，高级群则是 ２５６ＭＢ，超级群可达到１ＧＢ 。还配有群社 区、群空间等。 ｌ＿４ Ｑｚｏｎｅ空间 ＱＱ空间（Ｏｚｏｎｅ）是腾讯公司于２００５ 年开发出来的一个个性空间，具有博客 （ｂｌｏｇ）的功能，自问世以来受到众多人的 １．２ ＱＱ在线状态 喜爱。在ＱＱ空间上可以书写日记，上传自 “ＱＱ在线状态”是腾讯公司提供的一 己的图片，听音乐，写心情，读者可以对 的时间。通过这种设计方法，在综合时 可以确定系统软件和硬件之间的相互制 约关系，从而保证系统的确定性，高效 性。 ４．ＳＯＰＣ片上系统的实现 在ＦＰＧＡ中搭建ＳＯＰＣ系统时，需要用 到如下图３所示的软核处理器和Ａｖａｌｏｎ总 线结构和外设接口等，其中，系统时钟 ｃＯ由外部晶振５０ＭＨｚ倍频后得到的，ｃ１为 １ｏ０ＭＨｚ外设ＳＤＲＡＭ时钟，ｃ２为音频芯片提 供的１８．５１ＭＨｚ工作时钟。ｔｉｍｅｒ用于系统 内部时间的产生，ｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ用于记录 指令的运行时间。片￣＇［，ＳＤＲＡＭ存储芯片是 作为程序存储器及数据存储器。本系统 自定义了ＡＵＤＩＯ模块，该模块主要用于与 ￣Ｍ８７３１音频芯片数字接口进行数据传输。 ５．实现结果 本文是基于ＳＯＰＣ技术实现ＭＰ３解码器 的设计，其优势在于系统功能改进的灵 活性，即不改变硬件平台的情况下，可 以随便的对系统进行增删和优化，降低 系统的成本，这是其他方案很难比拟的 地方。而本设计是在在ＤＥ２—７０开发板上 实现的，硬件解码系统采用Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 语言进行描述，经过ＲＴＬ级仿真和验证 后，在Ｃｙｃ１ｏｎｅ Ｉ Ｉ ＥＰ２Ｃ７０Ｆ８９６Ｃ６器件 内资源占用率为８％，总的寄存器为３３３５ 个，系统频率可达￣Ｊ７２ＭＨｚ，经过实际测 试，本设计达到了预期的效果。但还存 在着一些地方不够完善和有待改进，这 同时也是以后ＭＰ３播放器设计需要改进和 研究的重点： （１）本设计功能比较简单，编译后 ＦＰＧＡ芯片资源占用的比较少，可进一步 增加其它功能，如图像显示。 （２）如何改进更有效的算法，提高系 统运行时间，降低功耗，以达到便携式 高性能、低功耗的要求，这是未来ＭＰ３设 计研究的重点。 参考文献 【１］毛丽萍．ＭＰ３音频编解码运算中ＩＭＤＣＴ算法研究及 其ＦＰＧＡ实现口 【硕士学位论文】．华东师范大学，２００７． ［２］欧阳潞河．基于ＮＩＯＳ ＩＩ ＭＰ３解码实现ｐＪ．【硕士学 位论文１．西安电子科技大学，２０１１． Ｉ３ＪＦＰＧＡ现代数字系统设计【Ｍ１清华大学出版社，２０１０． ／２０１２ ０３／电早世界 一６５—
