采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计(2)

3 MP3播放器的定制指令设计

以MP3播放器设计为例，采用定制指令对设计进行优化。该设计通过增加两条定制指令，就能使系统执行性能提高大约3倍。图为该MP3系统设计框图。

（1）MP3解码器

在大多数MP3播放器中，处理器是用来管理函数和传输数据的。专用MP3解码器ASIC可用于执行密集计算量的解码和传数据给音频器件。本例中，Altera的Nios处理器用于完成处理控制信号，传输数据和进行MP3解码。通常，MP3解码器流程如下：

①通过IDE接口从CF（CompactFlash controler）中读取MP3数据；

②将MP3数据存入SPAM中缓存；

③对MP3数据解码；

④将MP3边带合成到脉冲编码调制（PCM）数据；

⑤把PCM数据传给脉宽调制器PWM。

此外，播放器采用MPEG Audio Decoder(MAD)进行MP3解码，是基于以下方面：

①100%定点（整数）计算；

②网上有可利用的源码；

③在GNU Ceneral Public License（GPL）下发布。

（2）定制指令

我们知道在执行MP3解码的过程中，大量时间花费在边带的合成上。因此，优化Altera MP3的重点就落在函数mad_synth_frame上。我们可通过使用定