MP3播放器是利用數字信號處理器DSP（Digital Sign Processer）來完成處理傳輸和解碼MP3文件的任務的。DSP掌管隨身聽的數據傳輸，設備接口控制，文件解碼回放等活動。DSP能夠在非常短的時間里完成多種處理任務，而且此過程所消耗的能量極少（這也是它適合于便攜式播放器的一個顯著特點）。

它的原理是主芯片將MP3歌曲文件從內存中取出并讀取存儲器上的信號到解碼電路先解碼 ，再通過數模轉換器將解出來的數字信號轉換成模擬信號 ， 再將轉換后的模擬音頻信號放大 ，經過低通濾波后到耳機輸出口，輸出后就是我們所聽到的音樂了。

一個完整的MP3播放器要分幾個部分：中央處理器，解碼器，存儲設備，主機通迅端口，音頻解碼D/A轉換和功放，顯示界面和控制鍵，其中中央處理器和解碼器是整個系統的核心，這里的中央處理器我們通常稱為主控，它運行MP3的整個控制程序，也稱為固件程序，控制MP3各個部件的工作。從存儲設備讀取數據送到解碼器解碼，與電腦連接時完成與主機的數據交換，接收控制按鍵的操作，顯示系統運行狀態等任務。

存儲設備是MP3播放機的重要部分，通常的MP3都是采用半導體存儲器??（FLASH）或者硬盤（SD）作為儲存設備的。它通過接受儲存主機通訊端口傳來的數據，通常以文件形式回放的時候主控讀取存儲器中的數據通信并送到解碼器。數據的存儲是要有一定格式化的。眾所周知，電腦管理磁盤數據是以文件形式，MP3也不例外，最常用的辦法就是直接利用電腦的文件系統來管理存儲器。微軟操作系統采用的是FAT文件系統，這也是最廣泛使用的一種。播放器其中一個任務就是要實現FAT文件系統，即可以從FAT文件系統的磁盤中按文件名訪問讀出其中的數據。

MP3播放器的顯示設備通常采用LCD或者OLED等來顯示系統的工作狀態，控制鍵通常是按鍵開關，控制鍵和顯示設備合起來構成了MP3播放機的人機交互界面。相當于電腦的顯示器和鍵盤鼠標。

MP3的軟件結構跟硬件相對應的，即每一個硬件部分都有相應的軟件代碼，這是因為大多數的硬件部分都是數字可編程控制的。

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