便携式MP3播放器、集成MP3功能的PDA、Smart phone等产品销量日益增加，市场潜力巨大。这充分说明，对于消费类电子产品而言，MP3播放功能已逐渐发展成为一种必需。因为MP3应用的广泛性，MP3解码算法的软硬件实现成为当前研究的热点。对于消费类电子产品，如PDA、手机、MP3播放器等，硬件设计者需要综合考虑系统性能、电路面积、功耗等因素，才能设计出高性能、面积小、功耗低的成功产品。SoC将原来由许多芯片完成的功能，集中到一块芯片中完成，已经成为当今超大规模集成电路的发展趋势。因为ARM微处理器的高效能、低功耗与低成本等优点，以及软硬件开发平台的优势，基于ARM微处理器核的SoC芯片是嵌入式低功耗应用的首选。对于要求越来越高的多媒体应用，在SoC中集成功能强大的硬件加速器，用软硬件协同设计的方法使系统达到低成本、低功耗的设计目标，是一个重要的研究方向。 本研究利用MAD作为可执行的规格模型，采用软硬件协同设计的方法来设计一个完整的MP3解码系统。分析代码剖析的结果，以及各部分硬件实现的代价，确定软硬件划分，用硬件实现帧间数据运算量波动较大、导致实时解码MIPS波动的Huffman解码，以及运算密集、硬件实现代价小的IMDCT部分，而其它部分进行软件优化。设计合理的串/并行折衷的Huffman解码器结构，在保证性能的前提下减小了面积和功耗。采用Lee快速算法为原型设计IMDCT硬件加速器，提出了协同式细粒度并行调度与寄存器分配算法，应用于硬件加速器结构设计，得到了优化的电路结构。文中明确定义了MP3解码器测试基准，保证了最终方案的性能和音质满足要求，也辅助了IMDCT硬件加速器设计的优化过程。 综合结果和性能分析结果表明，本文的MP3解码器，在保证性能的前提下，达到了低成本、低功耗的目标。希望本文研究分析的方法和所得成果，能对以后集成硬件加速器的SoC应用有参考作用。