摘 要： 本文详细介绍了一种基于s3c4510b arm7处理器和vxworks实时操作系统的网络mp3设备的设计原理和调试方法，分析了由这种设备构成的网络mp3系统的体系结构和工作方式，指出了其在星级宾馆、长途巴士、旅客列车、语音会议等公共语音广播领域的广泛应用前景。
关键词：arm；mp3；s3c4510b；vxworks；mas3587f
网络mp3概述
mp3主要是指mpeg1 layer3和mpeg2 layer3，最新的mpeg2.5 layer3则提供了更为高效的压缩编码方法。由于mp3提供了高保真、低码率的语音数据，因此被广泛应用于各种消费类电子领域。典型的如：mp3随身听、新型的车载音频设备等。这些设备具有大容量的flash存储器(一般在32mb以上)和标准的外设接口，可以从计算机甚至inetrnet上下载mp3音乐并进行本地存储和离线播放，能够满足个人应用需求。
网络mp3设备开发
本项目涉及的网络mp3设备及应用系统有别于传统的个人mp3设备。它具有标准100m以太网接口和红外遥控接口，在实时软件的控制下，能够从以太网获取mp3数据流，并且无需本地存储而进行实时播放。在mp3编解码芯片mas3587f的配合下，能够同时完成mp3流媒体的播放和对mic输入的mp3录音功能。由多个网络mp3设备构成的mp3系统有一个网络mp3服务器(也可以是嵌入式设备)，它用于存储mp3数据库并对整个系统进行管理和控制。
功能指标要求及处理器选型
根据项目需求分析报告和项目任务书的要求，网络mp3设备应满足以下功能与指标要求。
音频编码和播放功能。主要包括：支持对输入模拟音频信号的mpeg1/2 layer3编码；支持mpeg1/2/2.5 layer3压缩位流的解码；支持数字混音、数字音量和高低音调节。
遥控与播放管理功能。主要包括：支持红外遥控器，遥控器接收端与网络mp3设备采用rs-232接口；在服务器的控制下实现对mp3音频数据流的控制；具有弹入弹出功能。
网络功能。主要包括：基于tcp/ip协议的管理控制与数据交换；故障自动侦测、告警与设备挂起；设备自动检测与识别；支持设备编码；支持ip地址。
在性能与成本的双重约束下，本设计进行了处理器及实时软件系统的选择分析。对处理器而言，应具备100mhz以太网接口、uart以及i2c接口或可扩展相应的接口。传统的单片机系统显然不能满足性能和实时性要求，而采用通用微处理器加以太网控制器的方式显然会增加设备成本，因此决定采用网络处理器。通过多方调研，选出两种网络处理器：samsung arm7处理器s3c4510b和motorola powerpc处理器mpc860t。两者均具有片内100m以太网mac。相比较而言，两者性能相当，但samsung arm7处理器s3c4510b有着非常显著的批量成本优势。而且由于arm处理器的广泛使用，国内许多eda开发工具供应商也提供了性价比非常高的开发工具解决方案，使得开发成本也大幅度降低，因此本设计决定采用s3c4510b arm处理器作为核心处理器。
在实时操作系统方面，由于网络mp3设备的实时性要求较高，而且单个网络mp3设备的网络数据传输效率对整个系统的设备容量有较大的影响，因此，需要采用硬实时操作系统作为软件平台。在第一阶段采用vxwroks rtos作为网络mp3设备的软件平台。
网络mp3设备设计原理
基于arm7的网络处理器s3c4510b和硬实时操作系统vxworks的网络mp3设备结构组成框图如图1所示。
cpu是主频为50mhz的s3c4510b arm7微处理器，主要完成以太网管理控制和数据流的收发。将mp3音频数据流送入解码芯片mas3587f进行解码和播放控制，通过mas3587f获取mp3编码数，在系统主控服务器的控制下广播数据流。另外，还通过rs-232接口接受遥控器命令并解释执行。
mp3编解码，尤其是mp3编码(即mp3录音)需要巨大的运算量，传统的方法是由计算机软件或专用dsp芯片实现，在本项目中由于s3c4510b是网络处理器，其数字信号处理能力是相对薄弱环节，因此采用了单芯片mp3编解码芯片mas3587f来实现mp3的编解码功能。
另外，网络mp3设备内存采用16mb高速sdram hy57v281620，用于程序运行、数据空间和缓存；程序固化存储器采用2mb flash am29lv160，该存储器不仅可存储如：mac地址、ip地址非易失数据，还可用于预存部分mp3数据。红外遥控器采用市场上大量流通的红外收发管进行设计。
以太网部分在arm7处理器s3c4510b内置100mhz以太网mac的基础上，采用了性价比非常高的rtl8201bl新型phy，能够自适应进行10m/100mbps网络数据传输。
在这样的设计框架下，单套网络mp3设备的核心数字部分成本可以控制在200元左右，能够适应绝大部分应用场合的低成本需求。
网络mp3设备开发调试
网络mp3设备的开发调试包括硬件平台设计与调试和实时软件设计与调试。
硬件平台由pads的powerlogic及powerpcb完成原理图和pcb设计。硬件平台装配完毕后，利用embest ide for arm 集成开发环境和jtag调试器编写测试程序，配合tektronix 数字示波器对目标板上的各部分硬件设计进行功能测试。基于三星公司提供的sdns100开发板vxworks bsp模板进行针对网络mp3目标板的bsp代码编写和测试。在硬件设计