關於 Helix MP3 解碼庫

MP3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，MPEG Audio Layer 3)是一種音訊編碼方式, MPEG 音訊檔是 MPEG 標準中的聲音部分, 根據壓縮質量和編碼複雜程度劃分為三級 Layer-1, Layer-2, Layer-3, 分別對應MP1, MP2, MP3 這三種編碼格式, 級別越高壓縮率越高，編碼器也越複雜, MP3 壓縮率可達到 10:1 至 12:1.

Helix 解碼庫提供了MP3內容的MPEG相容解碼, 支援可變位元率, 恆定位元率以及立體聲和單聲道音訊格式. Helix 的定點解碼庫專門針對ARM處理器進行了優化. Helix 解碼庫是以幀為解碼單位的, 一次解碼一幀, 執行需要佔用的資源很少, 可以在任何能夠執行長整數乘法運算(兩個32位元輸入生成一個64位元結果)和長整數乘法-累加(具有64位元累加器的長整數乘法)的32位元處理器上執行.

Helix 與 AIR32F103 驅動庫的整合

在 air32f103-template 專案中, 已經將 Helix 加入 Library 並在 Makefile 中增加了編譯選項, 設為y就會增加Helix庫的支援.

# Build with Helix MP3 lib, y:yes, n:no
USE_HELIX		?= y

在專案中使用Helix庫, 只需要參照 mp3dec.h 和 mp3_data.h 這兩個標頭檔案, 初始化 HMP3Decoder

hMP3Decoder = MP3InitDecoder();

範例程式碼

範例程式碼: air32f103-template/tree/master/Examples/NonFreeRTOS/I2S/Helix_MP3_Play

因為 Helix 的官方倉庫已經不可用, 網上找到的大多是經過修改的程式碼, 這裡使用的是這篇文章中的Helix庫.
為簡單起見, 範例直接使用位元組陣列儲存mp3資料進行播放.
音訊的驅動: 使用兩個4096位元組的陣列作為 DMA 的buffer, DMA中存放已經解碼完成的音訊資料, 直接傳輸到I2S介面播放. 每次一個buffer的DMA傳輸完成, 就切換到下一個buffer, 同時在主函數中讀取mp3資料並解碼, 快速填充前一個buffer.
因為使用的記憶體超過 42KB, 如果使用 CCT6, 需要開啟記憶體hack.
實際測試中, 需要系統頻率高於192MHz才能完全流暢播放, 建議使用 216MHz

範例中的I2S設定是針對PT8211的, 如果使用的是, 需要修改一下, 改成 Phillips 格式

// PT8211:LSB,  MAX98357A:Phillips
I2S_InitStructure.I2S_Standard = I2S_Standard_LSB;

硬體準備

AIR32F103開發板, 需要Flash大於 230 KB, 所以只能用 CCT6或RPT6
MAX98357A 或 PT8211 等 I2S 介面音訊播放模組
用於播放聲音的喇叭

接線

 *   AIR32F103                  MAX98357A / PT8211
 *   PB12(SPI1_NSS/I2S_WS)       -> LRC, WS
 *   PB13(SPI1_SCK/I2S_CK)       -> BCLK, BCK
 *   PB15(SPI1_MOSI/I2S_SD)      -> DIN
 *                               GND  -> GND
 *                               VIN  -> 3.3V
 *                               +    -> speaker
 *                               -    -> speaker

執行範例

編譯和燒錄的步驟, 參考前面的 AIR32F103(三) Linux環境基於標準外設庫的專案模板

執行後會重複播放一段音樂.

播放其它MP3檔案

首先要用工具將MP3剪輯到合適的大小(不要超過200KB), 格式為立體聲 44.1 KHz 取樣率, 不限制位元率.

然後用工具將其轉換為十六進位製表示的位元組陣列. 替換掉 mp3_data.c 中的內容, 同時修改 mp3_data.h 中的 MP3_DATA_SIZE.

bin2hex的轉換工具, 可以使用Perl Script to convert binary to hex 這個perl指令碼

AIR32F103(八) 整合Helix MP3解碼庫播放MP3