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MPEG-2 AAC(Advanced Audio Coding, AAC)是MPEG-2标准中一种非常灵活的声音感知编码标准。支持48个主声道、16个低频音效声道。压缩比为11:1,并且在每个声道的数据率为64Kbit/s时达到高保真的效果。与MP3相比,相同音质的条件下数据率是MP3的70%。一方面,多声道和高采样率的特点使得它非常适合未来的DVD-Audio;另一方面,低码率下的高音质则使它也适合移动通讯、网络电话、在线广播等领域。本文以MPEG-2 AAC为研究对象,提出串行解码和并行解码两种系统方案,设计并实现MPEG-2 AAC音频解码器原型芯片,用实际的FPGA开发系统验证音频解码器的功能与性能。本文的主要贡献是:(1)分析当前硬件MPEG-2 AAC解码器的系统级方案。从功耗、面积和实现的灵活性等方面提出全硬件MPEG-2 AAC解码器的实现方案,并提出串行解码和并行解码两种方案。虽然采用串行解码方案完全能够满足双声道音频文件的播放,但是为了便于向多(大于2)声道模式扩展,采用并行方案。(2)设计MPEG-2 AAC解码器的主要电路模块。重点优化并实现MPEG-2 AAC预测和时域噪声整形模块。预测模块使用流水方法,将对一个频谱值的预测压缩到30个时钟周期,并使用查找表的方法实现浮点除法运算。在时域噪声整形模块比较了串行和并行IIR滤波器结构,提出了IIR串行实现方案。利用TNS运算的分散性,提出乘法器复用的方法,用以节省资源。(3)设计并实现了MPEG-2 AAC音频解码器原型芯片。采用Verilog HDL语言描述MPEG-2 AAC RTL级解码电路,使用SatrixII EP2S180开发板实现AAC音频解码器,整个FPGA原型芯片占用24116个ALUT,18917个寄存器,3397960位存储器。使用开发板上集成的Stero Audio CODEC模块可以很好的实现音频文件的播放,音质良好。