MP3音乐是目前最为流行的音乐格式,因其音质、复杂度与压缩比的完美折中,占据着广阔的市场,不仅在互联网上广为流传,而且在便携式设备领域深受人们喜爱。本文以MPEG-1的MP3音频解码器为研究对象,在实时性、面积等约束条件下,研究MP3解码电路的设计方法,实现FPGA原型芯片,研究MP3原型芯片的验证方法。论文的主要贡献如下:(1)使用算法融合方法合并MP3解码过程的相关步骤,以减少缓冲区存储单元的容量和访存次数。如把重排序步骤融合到反量化模块,可以减少一半的读写RAM操作;把IMDCT模块内部的三个算法步骤融合在一起进行设计,可以省去存储中间计算结果的缓存区单元。(2)反量化、立体声处理等模块中,采用流水线设计技术,设置寄存器把较长的组合逻辑路径隔开,提高了电路的性能和可靠性;使用连续访问公共缓存技术,合理规划各计算子模块的工作时序,将数据计算的时间隐藏在访存过程中;充分利用频率线的零值区特性,有效地减少数据计算量,加快了数据处理的速度。(3)设计了MP3硬件解码器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述语言设计RTL级电路,完成功能仿真,以Altera公司StratixⅡ系列的EP2S180 FPGA开发板为平台,实现MP3解码器的FPGA原型芯片。MP3硬件解码器在StratixⅡEP2S180器件内的资源利用率约为5%,其中组合逻辑查找表ALUT为7189个,寄存器共有4024个,系统频率可达69.6MHz,充分满足了MP3解码过程的实时性要求。实验结果表明,MP3音频解码FPGA原型芯片可正常播放声音,解码音质良好。