专利名称：便携式cd－mp3系统和操作该系统的文件解码方法
技术领域：
本发明涉及一种音频解码系统，特别是涉及一种便携式CD-MP3系统和操作该系统的一种文件解码方法。
背景技术：
计算机和家庭电子装置为了增加使用者的便利不断地得到发展。作为此趋势的一部分，表示MPEG-1音频层3的MP3数据文件格式已经以与记录在压缩盘(CD)上的音乐相同的质量标准得到发展，通过它能够欣赏数字格式的高质量音乐。在发展的早期，计算机对于回放MP3格式的音乐是必需的，这就产生了一些不便。这就触发了不需要计算机就能够执行MP3文件的便携式MP3播放器的发展。起初，MP3播放器仅仅只有基本的音乐回放功能。随着持续的发展，MP3播放器包含了大量功能的连续增加。
有两种传统的途径使MP3文件能够通过一种便携式装置来播放(i)MP3文件能够通过MP3播放器来执行；和(ii)MP3文件被转换成被记录在CD上的波形文件格式(.wav)，然后通过CD播放器来再现。然而，第一种途径，即使用MP3播放器，由于使用相对昂贵的用于存储MP3文件的闪存和在存储音乐的数量上受到限制，因此是不利的。第二种途径，即使用CD播放器，由于在MP3文件转换成波形文件之后，在被存储在CD上的MP3文件的大小通常增加，因此也是不利的，因此即使CD-ROM具有650MB的大存储容量，在CD介质中存储大量的MP3文件是不可能的。
为了解决这些问题，能够播放CD-ROM和执行MP3文件的便携式CD-MP3播放器得到了发展。CD-MP3播放器能够执行存储在CD上的MP3格式文件和波形格式的普通标准音频文件，不需要将波形文件格式转换成MP3文件格式。
图1是一个普通便携式CD-MP3系统100的结构方框图。参见图1，便携式CD-MP3系统100包括CD驱动单元120、音频再现单元130、系统控制器140、和存储单元150。
CD驱动单元120包括射频(RF)和伺服控制器122以及马达驱动器124，并且控制对CD110的驱动和从CD110中读取信息。音频再现单元130包括CD解码单元132和MP3解码单元134，并且解码被存储在CD110中的音频文件。CD解码单元132解码被存储在未CD110中的未被压缩标准音频文件，比如波形文件，并且MP3解码单元134，比如以数字信号处理器(DSP)的形式，解码压缩音频文件，比如被存储在CD中或者存储器中的MP3文件。
系统控制器140，比如以微型计算机的形式，分析被存储在CD110中的音频文件的文件系统，并且当控制CD驱动单元120和音频再现单元130的操作时，根据分析结果选择所需的音频文件。
存储单元150包括动态随机存取存储器(DRAM)或者闪存，并且存储被系统控制器140分析的数据。
通常，便携式CD-MP3播放器优化DSP芯片的功能，以便复原存储在CD110中的被压缩音频文件。因此，DSP芯片外部的微型计算机，即，系统控制器140分析音频文件的文件系统，比如位置、名称、和标记信息，分类分析结果，并且在存储单元150存储结果。
然而，大量时间消耗在使用普通微型计算机分析包含大量数据的MP3文件的文件系统，此外高质量微型计算机的使用增加了CD-MP3播放器的制造费用。
发明内容
为了解决上述限制，本发明的第一个目的是提供CD-MP3系统及其文件系统解码方法，它在分析CD-MP3文件系统数据方面能够使耗费的时间最少和最少使用微型计算机。
本发明的第二目的是提供CD-MP3系统及其文件系统解码方法，它在存储单元有效地分类和存储CD-MP3文件系统数据，因而减少存储单元数据存储空间和数据存取时间的浪费。
为了实现第一个目的，提供一种便携式CD-MP3系统，包括音频再现单元，用于解码音频文件和分析音频文件的文件系统；存储单元，用于存储关于被解码音频文件和被分析文件系统的信息；和系统控制器，用于选择基于被分析文件系统信息的音频文件并且控制音频再现单元的解码操作，以便再现被选择音频文件。
为了实现第二个目的，提供一种文件系统解码方法，用于操作便携式CD-MP3系统，文件系统解码方法包括(a)接收CD帧的MSF信息，并且分析基于MSF数据的文件系统信息；(b)如果被分析文件系统信息表示音频文件的标题，那么在存储单元的R-CH区域存储关于被分析文件系统信息的数据；和(c)如果被分析文件系统数据不表示音频文件的标题，那么在存储单元的L-CH区域存储用于音频文件导航的关于被分析文件系统信息的数据。
尤其是，(c)包括(c-1)在L-CH区域的第一区域存储关于文件系统的全部信息；(c-2)在L-CH区域的第二区域存储关于目录级导航信息的数据；和(c-3)在L-CH区域的第三区域存储关于第一级导航信息的数据。
通过结合其中的附图详细描述一个最佳实施例，本发明的上述发明目的和优点就会变得更加清楚，其中图1是一个普通便携式CD-MP3系统的结构方框图；图2是根据本发明的便携式CD-MP3系统的一个优选实施例的方框图；图3是显示在图2中的存储单元的存储映像实例；图4是一个存储映像实例，表示每一个被存储在图3中所示的存储单元中的左通道区域，即第一输出缓冲区，和右通道区域，即第二输出缓冲区的文件系统数据；和图5是一个流程图，解释根据本发明的文件系统分析方法的一个优选实施例。
具体实施例方式
图2是根据本发明便携式CD-MP3系统200的一个最佳实施例的方框图。参见图2，便携式CD-MP3系统200包括CD驱动单元220，音频再现单元230，系统控制器240，和存储单元250。CD驱动单元220包括射频(RF)及伺服控制器222和马达驱动器224，以及音频再现单元230包括CD解码单元232和MP3解码单元234。
在系统控制器240的控制下，CD驱动单元220驱动CD210和射频及伺服控制器222以及马达驱动器224。在系统控制器240的控制下，CD解码单元232解码未被压缩音频文件，即波形文件，并且在系统控制器240的控制下，MP3解码单元234解码被压缩音频文件，即，MP3文件。为了解码被压缩音频文件，MP3解码单元234起到一个具有解码MP3文件功能的数字信号处理器(DSP)的作用。此外，MP3解码单元234分析被存储在CD210中的被压缩音频文件的文件系统，并且创建一个分析结果的数据库。
MP3解码单元234在此实施例中是以一个数字信号处理器(DSP)的形式出现的，然而，整个音频再现单元230也可以是包括CD解码单元232和MP3解码单元234的双重功能的DSP的形式。此外，被MP3解码单元234处理的被压缩音频文件可以是其它的格式，比如视窗媒体音频(WMA)格式或者域转换加权交织矢量量化格式(VQF)，和MP3格式。
存储单元250包括动态随机存取存储器(DRAM)，或者闪存，并且用于存储通过音频再现单元230解码的音频文件和通过音频再现单元230分析的文件系统数据。
系统控制器240，比如以微型计算机的形式，选择基于存储在存储单元250中的文件系统分析结果的所需音频文件，并且控制CD驱动单元220和音频再现单元230的操作，以便回放包含在所选择音频文件中的音乐片段。
图3是显示在图2中的存储单元250的存储映像，提供关于被解码音频文件和文件系统数据通过MP3解码单元234被存储用于回放和分析的方式的一个实例。参见图3，存储单元250包括工作缓冲区251，未用区域252，输入缓冲区253，第一和第二输出缓冲区254和255，和预定区域256。
存储单元250利用工作缓冲区251来存储被处理的数据，并且利用第一输出缓冲区254和第二输出缓冲区255分别作为左通道(L-CH)缓冲区和右通道(R-CH)缓冲区。第一输出缓冲区254存储被CD解码单元232或者MP3解码单元234解码的音频文件的L-CH数据，并且第二输出缓冲区255存储音频文件的R-CH数据。这使电子防震(ESP)功能能够与被应用于系统控制台的外部震动无关，其中通过此电子防震功能能够使包含在音频文件中的音乐被无间断的回放。此外，第一和第二输出缓冲区254和255，比如以IS09660格式或者Romeo格式存储来自CD-ROM文件系统(CDFS)信息的数据。根据它的格式特征，数据被创建并且被存储，以便使被存储的数据与被解码音乐数据不会重叠。
文件系统数据的分析和存储通过DSP被执行，即，MP3解码单元234。通常，在DSP中形成大约20K字节大小的数据通道，以便处理被压缩音频数据，比如MP3数据。在DSP中的数据通道如图3的存储映像所示的被分配给存储单元250。尽管它的数据处理能力很出色，但是只有当解码被压缩音频文件比如MP3文件时，DSP才被当前CD-MP3系统采用，而当分析CD210的文件系统数据时不被采用。反而，CD210的文件系统数据通过外部微型计算机240被分析，它消耗微型计算机240的资源，并且对于微型计算机240增加了提高复杂性和速度的需求，因此也增加了费用开支。
然而，根据本发明的CD-MP3系统200利用音频再现单元230的DSP234的高性能数据处理能力，以便分析CD210的文件系统数据，恰当地分类被分析文件系统，并且把其存储在依据图3的存储映像的存储单元250中。在本发明中，由于音频再现单元230的DSP234负责分析文件系统数据，而不是外部微型计算机240，因此外部微型计算机，即，系统控制器240的规格能够被减轻，所以系统控制器240只执行基本数据处理和CD驱动单元220的控制。
MP3解码单元234，比如以DSP的形式分析文件系统数据，并且以分/秒/帧(MSF)的格式传递关于位于CD上的所需被压缩音频数据的位置信息给系统控制器240。系统控制器240响应MSF信息把相应的被压缩音频数据传送给存储单元250。
图4是一个存储映像的图示，表示存储在存储单元250中的左通道(L-CH)区域，即第一输出缓冲区254，和右通道(R-CH)区域，即第二输出缓冲区255的文件系统数据的实例。存储单元250的L-CH和R-CH区域被使用在本发明的系统和处理中，不但用于前面所提到的存储音乐数据，而且在CD-ROM文件系统数据的分析的时候被音频再现单元130的DSP使用。
通常，涉及MP3文件，比如数据的位置、尺寸和类型的文件系统数据具有规则的、可预知的长度，而MP3文件标题数据长度变化范围从一个字符到几十个字符。在传统的实施例中，如果MP3文件的数目增加，当计算MP3文件的数量时，就不会被完全存储在工作缓冲区251中。
为了解决此问题，根据本发明的以DSP形式的MP3解码单元234在存储映像的R-CH区域存储所有MP3文件的标题，即第二输出缓冲区255。此外，MP3解码单元234暂时在工作缓冲区251中存储MP3文件系统数据(比如，数据的位置、尺寸和类型，以及表示MP3文件目录的数据，列在每一个目录中的文件数目的数据，和目录名称数据)，然后对它们进行分类，并且存储在存储映像的L-CH区域(第一输出缓冲区254)中。如此，在本发明的系统和处理过程中最小化存储单元250的数据存储空间，进而最小化数据存取时间是可能的。这是因为在本发明中，DSP在右通道(R-CH)区域中存储文件系统信息中的音频文件标题，并且在左通道(R-CH)区域中存储除了音频文件标题之外的所有文件系统信息。如果文件系统信息另外地以串联的形式不分类地被存储在R-CH区域或者L-CH区域中，那么就需要用以表示音频文件下一起始位置的指针。因此，在R-CH区域和/或L-CH区域中就也需要用以存储指针的数据存储空间，并且在系统控制器240中就也需要用以分析的计时器。
参见图4，通过MP3解码单元234分析的文件系统被分为四个表格，并且被存储在存储单元250中。在四个表格中，第一个是名称记录区域，它包含被压缩音频文件的标题，并且被存储在是存储单元250的R-CH区域的第二输出缓冲区255中。
其它三个表格各自包括全部记录区域、目录导航记录区域、和MP3文件导航记录区域，它们包含关于被压缩音频文件(比如它们的位置、尺寸、和种类)的信息，并且被存储在是存储单元250的L-CH区域的第一输出缓冲区255中。在下面的三个表格中阐明了这些表格的结构，其中“数目”是指在CD中的光道数目。
全部记录区域
目录导航记录区域
MP3文件导航记录区域
在表格1中，存储器的全部记录区域存储关于全部MP3文件系统的信息，比如全部目录数目，MP3文件数目、和起始目录数目。在表格2中，存储器的目录导航记录区域存储关于目录级别导航的信息，比如起始ML3(MP3)文件数目、列在目录中的MP3文件数目、目录标识符长度、根目录数目、子目录数目和下一目录数目。表格3的MP3文件导航记录区域存储涉及五个级别导航的信息，比如MP3文件的运行时间(以分和秒单元表示)、MP3文件帧信息、MP3文件数据的长度、MP3文件标识符的长度、和MP3文件的类型。
在包括涉及存储在CD210中的MP3文件的目录和信息的文件系统数据被存储在存储单元250中之后，通过改变它们的指针位置，系统控制器240能够获得关于与MP3文件全部长度无关的所需MP3文件的信息。例如，由于表3包含每6个字节重复一次的用于每一个MP3文件的数据首标，指针位置能够被提前6个字节。由于此原因，获得关于所需MP3文件的信息就相对容易和方便。此外，在存储器中的表格2存储子目录数目和下一目录数目，包括根目录信息，因此能够很容易的导航。这些子目录数目数据和下一目录数目数据如所示的被存储在存储单元250。
图5是一个流程图，它提供根据本发明的文件系统分析方法的一个最佳实施例的处理步骤。参见图5，在步骤241中，CD-MP3系统200确定音频文件是否被解码。
如果在步骤241中确定CD-MP3系统200将解码音频文件，那么在步骤242中，作为CD-MP3系统200的一个部件的音频再现系统230解码音频文件，然后在步骤243中，在存储单元250的L-CH和R-CH区域中存储被解码的音频文件。
然而，如果在步骤241中未确定CD-MP3系统200将解码音频文件，那么在步骤244中，也作为CD-MP3系统200的一个部件的MP3解码单元234接收关于CD帧的MSF信息。其后，在步骤245中，MP3解码单元234基于MSF信息分析音频文件系统，然后在步骤246中确定文件系统信息是否表示音频文件的标题。
如果在步骤246中确定文件系统信息表示音频文件的标题，那么MP3解码单元234创建关于音频文件的标题数据，并且在步骤247中，在存储单元250的R-CH区域中存储数据。否则，如果被接收的MSF数据不涉及音频文件的标题，也就是表示音频文件的位置、尺寸和种类，那么在步骤248中，MP3解码单元234在存储单元250的L-CH区域中存储MSF数据。
这种文件系统分析方法需要在存储单元250中一个少量的存储空间，而不需要另外的系统。在图5中表示的文件系统分析方法是优越的，其中音频文件的标题和其它信息被各自存储在R-CH区域和L-CH区域，因此与传统文件系统分析方法相比较，数据存储空间和数据存取时间的浪费得到了减小。此外，不像现有的CD-MP3系统，根据本发明的CD-MP3系统采用用于解码MP3文件的DSP的功用，当分析文件系统时，不需要利用大容量外部微型计算机，因此最小化微型计算机的处理规程。
虽然本发明对其中的最佳实施例进行了具体描述，只要不违背本发明权利要求所规定的精神和范围，本领域普通技术人员可以进行各种改变。
如上所述，根据本发明的便携式CD-MP3系统和操作该系统的文件系统解码方法使用高性能的DSP能够分析和存储文件系统，因此最小化消耗在分析关于CD-MP3系统数据的时间，并且能够减少在微型计算机和DSP之间交换数据的总量，因此能减少功耗。
此外，根据本发明，微型计算机被配置来执行最小操作，所以能够最小化所需规格，此外，文件系统数据被有效地分类并且被各自存储在存储单元的两个区域中，因此减少了存储单元数据存储空间和数据存取时间的耗费。
权利要求
1.一种便携式CD-MP3系统包括音频再现单元，用于解码音频文件和分析音频文件的文件系统；存储单元，用于存储涉及被解码音频文件和被分析文件系统数据的信息；知系统控制器，用于选择基于被存储信息的音频文件，并且用于通过音频再现单元控制音频文件的解码，以便再现被选择音频文件。
2.如权利要求1所述的便携式CD-MP3系统，其中音频再现单元包括音频解码单元，用于解码未被压缩音频文件；和第二音频解码单元，用于解码被压缩音频文件。
3.如权利要求1所述的便携式CD-MP3系统，其中存储单元包括第一输出缓冲器，用于存储关于被解码音频文件的左通道数据；和第二输出缓冲器，用于存储关于被解码音频文件的右通道数据，其中第二输出缓冲器的一部分存储涉及来自被分析文件系统数据的被压缩音频标题的数据，并且第一输出缓冲器的一部分存储来自被分析文件系统数据的导航数据。
4.如权利要求3所述的便携式CD-MP3系统，其中第一输出缓冲器包括第一部分，存储涉及被分析文件系统数据的全部数据；第二部分，存储涉及被分析文件系统数据的目录级导航数据；和第三部分，存储涉及被分析文件系统数据的文件级导航数据。
5.如权利要求4所述的便携式CD-MP3系统，其中第一部分存储关于目录数目、文件数目、目录名称和被选择音频文件的起始目录名称的全部数据。
6.如权利要求4所述的便携式CD-MP3系统，其中第二部分存储关于被选择音频文件的起始数目、目录数目、目录标识符长度、根目录、子目录、和下一目录的数据。
7.如权利要求4所述的便携式CD-MP3系统，其中第三部分存储关于运行时间、帧信息、数据长度、标识符长度、和被选择音频文件的种类的数据。
8.如权利要求1所述的便携式CD-MP3系统，其中文件系统是IS09660格式、Joliet格式、和Romeo格式中的一个。
9.如权利要求2所述的便携式CD-MP3系统，其中被压缩音频文件具有MP3格式、WMA格式、或者VQF格式。
10.如权利要求1所述的便携式CD-MP3系统，其中音频再现单元包括具有音频文件解码功能的数字信号处理器(DSP)芯片。
11.如权利要求1所述的便携式CD-MP3系统，其中存储单元包括动态随机存储器(DRAM)或者闪存。
12.一种文件系统解码方法，用于操作便携式CD-MP3系统，文件系统解码方法包括(a)接收CD帧的MSF信息，并且分析基于MSF数据的文件系统信息；(b)如果被分析文件系统信息表示音频文件的标题，那么在存储单元的右通道区域存储关于被分析文件系统信息的数据；和(c)如果被分析文件系统数据不表示音频文件的标题，那么在存储单元的左通道区域存储用于音频文件导航的关于被分析文件系统信息的数据。
13.如权利要求12所述的文件系统解码方法，其中步骤(c)包括(c-1)在左通道区域的第一区域存储关于文件系统的全部信息；(c-2)在左通道区域的第二区域存储关于目录级导航信息的数据；和(c-3)在左通道区域的第三区域存储关于文件级导航信息的数据。
14.如权利要求13所述的文件系统解码方法，其中第一区域保存关于整个目录数目、整个文件数目、被压缩音频文件的目录数目和起始目录数目的数据。
15.如权利要求13所述的文件系统解码方法，其中第二区域保存关于被压缩音频文件的起始文件数目、在目录上的被压缩音频文数目、目录标识符的长度、根目录数目、子目录数目、和下一目录数目的数据。
16.如权利要求13所述的文件系统解码方法，其中第三区域保存关于运行时间、帧信息、数据长度、标识符长度和被压缩音频文件的种类的数据。
全文摘要
一种便携式CD－MP3系统和操作该系统的文件系统解码方法利用高性能的DSP，以便在分析文件系统中解码音频文件。如果被分析文件系统信息表示音频文件的标题，那么DSP在存储单元的右通道区域存储关于文件系统信息的数据，如果被分析文件系统数据不表示音频文件的标题，那么在存储单元的左通道区域存储用于音频文件导航的数据。
文档编号G11B27/11GK1452170SQ0310689
公开日2003年10月29日 申请日期2003年3月7日 优先权日2002年4月19日
发明者权刚德 申请人:三星电子株式会社