2024年4月16日发(作者：)

mp3mp4的工作原理

一个完整MP3播放机要分几个部分:中央处理器、解码器、存储

设备、主机通讯端口、音频DAC和功放、显示界面和控制键。

其中中央处理器和解码器是整个系统的核心。这里的中央处理器

我们通常称为MCU(单片微处理器)，简称单片机。它运行MP3

的整个控制程序，也称为fireware(或者固件程序)。控制MP3

的各个部件的工作:从存储设备读取数据送到解码器解码;与主机

连接时完成与主机的数据交换;接收控制按键的操作，显示系统运

行状态等任务。解码器是芯片中的一个硬件模块，或者说是硬件

解码(有的MP3播放机是软件解码，由高速中央处理器完成)。它

可以直接完成各种格式MP3数据流的解码操作，并输出PCM或

I2S格式的数字音频信号。

存储设备是MP3播放机的重要部分，通常的MP3随身听都是采用半导体存

储器(FLASHMEMORY)或者硬盘(HDD)作为储存设备的。它通过接受储存主机通讯

端口传来的数据(通常以文件形式)，回放的时候MCU读取存储器中的数据并送

到解码器。数据的存储是要有一定格式的，众所周知，PC管理磁盘数据是以文

件形式，MP3也不例外，最常用的办法就是直接利用PC的文件系统来管理存储

器，微软操作系统采用的是FAT文件系统，这也是最广泛使用的一种。播放机

其中一个任务就是要实现FAT文件系统，即可以从FAT文件系统的磁盘中按文

件名访问并读出其中的数据。

主机通讯端口是MP3播放机与PC机交换数据的途径，PC通过该端口操作

MP3播放机存储设备中的数据，拷贝、删除、复制文件等操作。目前最广泛使

用的是USB总线，并且遵循微软定义的大容量移动存储协议规范，将MP3播放

机作为主机的一个移动存储设备。这里需要遵循几个规范:USB通信协议、大容

量移动存储器规范和SCSI协议。

音频DAC是将数字音频信号转换成模拟音频信号，以推动耳机、功放等模

拟音响设备。这里要介绍一下数字音频信号。数字音频信号是相对模拟音频信

号来说的。我们知道声音的本质是波，人说能听到的声音的频率在20Hz到

20kHz之间，称为声波。模拟信号对波的表示是连续的函数特性，基本的原理

是不同频率和振幅的波叠加在一起。数字音频信号是对模拟信号的一种量化，

典型方法是对时间坐标按相等的时间间隔做采样，对振幅做量化。单位时间内

的采样次数称为采样频率。这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值，每

个数值对应相应抽样点的振幅值，按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信

号了。这是ADC(模拟-数字转换)过程，DAC(数字-模拟转换)过程相反，将连续

的数字按采样时候的频率顺序转换成对应的电压。MP3解码器解码后的信息属

于数字音频信号(数字音频信号有不同的格式，最常用的是PCM和I2S两种)，

需要通过DAC转换器变成模拟信号才能推动功放，被人耳所识别。

MP3播放机的显示设备通常采用LCD或者OLED等来显示系统的工作状态。

控制键盘通常是按钮开关。键盘和显示设备合起来构成了MP3播放机的人机交

互界面。

MP3播放机的软件结构跟硬件是相对应的，即每一个硬件部分都有相应的

软件代码，这是因为大多数的硬件部分都是数字可编程控制的。

总结一下，最简化的MP3的工作原理我们可以概括如下:首先将MP3歌曲文

件从内存中取出并读取存储器上的信号→到解码芯片对信号进行解码→通过数

模转换器将解出来的数字信号转换成模拟信号→再把转换后的模拟音频放大→

低通滤波后到耳机输出口，输出后就是我们所听到的音乐了。

MP3是在一种MPEG标准下的第3层音频信号的压缩解码技术。所以MP3有

自己的解码芯片，也就是主控芯片。在我了解中常见的有3种主控解码芯片的

方案。既美国SIGMAT35系列，34系列;矩力2085，2075方案;还有就是羚羊方

案的(这个方案的我只听说过，没有自己实际接触过)。

其次是FLASH芯片，在MP3中，FLASH芯片也是相当重要一个部件。它直

接影响MP3的存储容量。还有带有FM收音功能的收音板，一般是直接加焊在电

路板上的，很少见到电路板直接集成的。在电路板上还有大量的电容，电阻，

电感，起到不同的作用，包括分压，限流，保护等的作用。

MP3中还有一个比较重要的电子元件，晶振。晶振的作用是在电路产生震

荡电流。在MP3里的晶振有不同的频率，24.576HZ，24.000HZ，6.000HZ等，