基于android的嵌入式音频系统(编辑修改稿)

基于android的嵌入式音频系统(编辑修改稿)内容摘要：

、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。 嵌入式系统的组成 一个完整的嵌入式系统由硬件和软件俩部分组成，其中硬件系统又可分为嵌入式微处理器、存储器和 I/O 等嵌入式外部设备俩部分，软件系统又可分为嵌入式操作系统和嵌入式应用程序两部分，如图所示。 嵌入式应用程序 嵌入式软件 嵌入式操作系统 嵌入式硬件 微处理器 外设 图 目前基于各种嵌入式处理 器的硬件平台已经有了比较成熟的技术，同时嵌入式操作系统屏蔽了底层硬件的复杂性，使得开发者通过操作系统提供的接口函数就可以完成大部分工作，因此大大简化了嵌入式系统的开发过程，使得嵌入式系统开发者可以从设计硬件的开发平台中解脱出来，将主要精力放在实现特定的应用程序上。 音频系统硬件设计框架 本次设计选用飞凌 OK6410 开发板为硬件平台。 该开发板采用了基于 ARM11 内核的三星公司设计研发的 S3C6410 为处理器，选用了 WM9714L 音频解码芯片，并使用Nand Flash 存储器， 配置 Mobile DDR 内存。 大学本科生毕业设计 8 音频系统的硬件设计框架如下图所示： 图 OK6410 开发板硬件结构 飞凌 OK6410 开发板采用 “ 核心板 +底板 ”的 结构，核心板尺寸规格为 5cm6 cm，底板尺寸为 14cm，核心板与底板之间采用 4 组高质量进口连接器（镍金工艺，接触好、抗氧化），共计 320 个引脚（ 804），方便客户进行二次开发，进行各种形式的扩展应用。 OK6410 开发板的设计严格按照 CE、 CCC 等国内外电子产品认证标准，充分考虑高速信号的完整性等电磁兼容措施，确保 OK6410开发板在严酷电磁环境下的可靠运行。 OK6410 的软件系统目前支持 WinCE 、 、 以及 uC/OSII，提供标准板级支持包（ BSP）并开放源码，其中包含了所有接口的驱动程序，客户可以直接加载使用。 另外，该板可连接飞凌公司与之相配套使用的串口扩展板、 WIFI 模块、摄像头模块等。 此外， OK6410 开发板上集成了多种高端接口，如复合视频信号、摄像头、 USB、SD 卡、液晶屏、以太网，并配备温度传感器和红外接收头等。 飞凌 OK6410 开发板结构如 图所示： 大学本科生毕业设计 9 图 开发板硬件结构 一个复位按键，采用专用芯片进行复位，稳定可靠 ； 采用 8 位拨码开关设置系统启动方式 ； 共 4 个串口，包括 1 个五线 RS 232 电平串口（ DB9 母座）和 3 个三线 TTL电平串口（ 20pin ） ； 1 个 100M 网口，采用 DM9000AE，带连接和传输指示灯 ； 1 个 USB HOST 插口，支持 协议，可插鼠标、 U盘等 ； 1 个 USB Slave 接口，支持 协议，使用 miniUSB 插座，可与 PC 连接 ； 1 个高速 SD 卡座。 可以实现 SD Memory 功能和 SDIO 功能 ； 1 个无线网卡（ WIFI），该接口可复用为 SD 卡接口 ； 3 个 标准立体声音频插座。 其中包括 1 个音频输出插座，可与耳机连接； 1 个话筒输入插座； 1 个线路输入插座 ； 触摸板接口支持 4 线电阻式触摸板； LCD 接口支持 寸、 寸、 寸、 寸、 7寸、 8 寸、 10 寸等 TFT LCD，另外独家支持 10 寸 LVDS 液晶屏 ； 1 路 CVBS 输出接口（ PAL / NTSC） ； 1 个 CMOS 摄像头接口，支持 ITURBT601/656 8 位模式，使用 10*2 插针连接器 ； 内部实时钟，带有后备锂电池座，断电后系统时间不丢失 ； 1 个 JTAG 接口，使用 102 插针连接器 ； 1 个单线数字式温度传感器（ DS18B20） ； 1 个红外接收头 ； 4 个 LED； 1 个蜂鸣器 ； 3 个 ‘102’插针扩展口。 其中，一个扩展口包括 1 路 GND、 1 路 DA、 8 路 、 AD、 10 路IO、 1 路 SPI；另一个扩展口用来扩展 88 矩阵键盘；第三个扩展口可连接 3 个 TTL 电大学本科生毕业设计 10 平串口和 6 路 IO（注： 3 个串口中，包括 1 个五线串口和 2 个三线串口） ； 简介 随着微电子技术的快速发展， ARM 处理器经历了包括 ARM ARM9 在内的多个发展历程，而 ARM11 的成熟应用必将为嵌入式的发展带来新的活力，使更高端的产品应用成为可能。 与 ARM9 的 5 级流水线相比， ARM11 拥有一条具有独立的 loadstore 和算术流水的8级流水线，在同样工艺下， ARM11处理器的性能与 ARM9相比大约提高了 40%。 ARM11执行 ARMv6 架构的指令， ARMv6 指令包含了针对媒体处理的单指令流多数据流（ SIMD）扩展，采用特殊的设计，以改善视频处理性能。 为了能够进行快速浮点运算，ARM11 增加了向量浮点单元。 所有这些结构上的提高，都是 ARM9 处 理器不可比拟的。 ARM11 为便携式和无线应用，提供了从未有过的高超性能，并且使我们主要关心的成本和功耗减到最小。 ARM11 的微架构保证了系统性能可以从基本的 350500MHz 范围扩展到最终的 1GHz 以上。 其微架构的高效率表现，允许开发者根据不同的应用来调节时钟频率和电源电压，从而在性能和功耗之间达到最佳的折衷。 例如，一个基于 ARM11的微架构的处理器在 工作电压下，使用 工艺实现，其功率将不会超过。 ARM11 微处理器是一种高性能、低功耗的 ‘准 64 位 ’微处理器。 对于目前 大多数嵌入式应用，一个真正的 64 位处理器仍然被认为是不必要的，其巨大的功耗和面积让人难以接受。 对此， ARM11 选择了一个折中的方案，以较小的代价，部分实现了一个 64位微架构。 ARM11 只在处理器整数单位和高速缓存之间，以及在整数单位和协处理器之间实现了 64 位数据总线。 这些 64 位数据道路允许处理器在一个时钟周期中同时获取两条指令，还允许在一个时钟周期执行多个数据读写指令。 这使得 ARM11 在执行很多特定序列的代码时能够达到非常高的性能，特别是那些允许数据搬移与数据处理并行处理的代码序列。 S3C6410 处理器特性 S3C6410 是由 Samsung 公司推出的一款低功耗、高性价比的 RSIC 处理器，它基于ARM11 内核（ ARM1176JZFS)，可广泛应用于移动电话和通用处理等领域。 S3C6410为 和 3G 通信服务提供了优化的硬件性能，内置强大的硬件加速器：包括运动视频处理、音频处理、 2D加速、显示处理和缩放等；集成了一个 MFC(MultiFormat video Codec)支持 MPEG4 /，能够提供实时的视频会议以及 NRSC和 PAL 制式的 TV 输出；除此 之外，该处理器内置一个采用最先进技术的 3D 加速器，支持 OpenGL ES ， 能实现 4M triangles/s 的 3D加速；同时， S3C6410包含了优化的外部存储器接口，该接口能满足在高端通信服务中的数据带宽要求。 由于以上突出的性能表现，著名的苹果公司手机 IPHONE 就是基于 S3C6410 处理器。 S3C6410 处理器架构如图所示： 大学本科生毕业设计 11 图 6. S3C6410 处理器 S3C6410 处理器采用 ARM1176JZF 内核，包含了 16 位的指令数据 cache 和 16 位的指令 数据 TCM，可达到 533MHz的主频，另外这个内核通过 AXI/AHB 和 APB组成 64/32位的内部总线和外部模块相连。 RTC：实时时钟，需外接一个 的时钟，支持时间格式是 BCB 码格式，年 /月 /日 /时 /分 /秒。 3 个 PLL 分别对 AHB/ AXI /APB 相连的模块提供时钟，还有 ARM 内核的系统时钟以及特殊外设的时钟。 支持定时器，其中定时器 0 和定时器 1 有 PWM 的输出功能，其他定时器没有输出引脚，只能作为内部定时器。 Watch Dog 看门狗可以当做一个 16 位内部定时器，支持 4 个 DMA 控制器，每 个定时器包含 8 个通道，支持 32 位传输。 Keypad（ 88）矩阵键盘，是硬件控制，可以和 GPL 复用，每次抬起和按下都会产生一个矩阵键盘的中断供系统使用。 外围借口 GPLO：通用输出接口，引脚达到 423 个而芯片只有 13*13 毫米，集成度非常高。 音频接口支持 I2S， AC97amp。 PCM 方式输出音频，还有俩路 I2C， 4 路 UART，其中第四路支持 协议的红外 8 路 12 位的 ADC 采集器， 2 路全功能的 SPI 接口， 8KB DPRAM 的 Modem接口，USB OTG 接口支持 协议，最高运行速度可达 480Mbps。 USB Host 接口支持 协议，高速 MMC。 另外多媒体的一些功能，是 S3C6410 的一个亮点。 外接 Camera 接口，视频编解码（支持视频 H264/MPEG4/VC1 编解码方式），支持 NTSC、 PAL 的 TV 输出接口，支持JPEG 的编解码功能 ， 2D 图形加速， 3D 图形加速，支持图像处理模块。 存储器系统：支持 SRAM/ROM/NOR Flash 及三星独自推出的 OneNand，内存方面支持 Mobile SDRAM 和 DDR SDRAM，在 Nand Flash 方面支持 MLC 的 Nand Flash ，TFT 控制器。 大学本科生毕业设计 12 音频芯片 WM9714L 是为移动计算和通信而设计一个高度集成的输入 /输出设备。 该芯片支持双编解码器操作，通过 AC 交流链路接口支持 HiFi 高保真立体声编解码器功能。 此外，支持的语音编解码功能，还有 PCM 型同步串行端口（ SSP）功能。 同时，辅助 DAC 提供和不同的采样率的主解码器以支持管理铃声或手机铃声。 该设备可以直接连接到单声道或立体声麦克风，立体声耳机和立体声扬声器，减少系统中的元件总数。 可用于无线耳机，扬声器和话筒，节省成本和电路板面积。 此外，多个模拟输入和输出引脚提供 无缝集成模拟连接的无线通信设备。 所有设备功能的访问和控制通过一个单一的 aclink 接口兼容 AC39。 97 标准。 MHz 的主时钟可直接输入或从 13MHz（或其他频率）的片上 PLL 时钟内部生成。 WM9714L 芯片的工作电源电压为 到 ，芯片的每个部分可以在软件控制下供电以节省电力。 该芯片封装规格为 77mm，适合应用在手持便携式系统。 图 block diagram line output： 图 output Typical output configurations： 大学本科生毕业设计 13 图 output configurations 音频系统软件开发流程 音频系统应用开发流程示意图如下所示： 图 大学本科生毕业设计 14 音频系统的软件设计选择了 android 操作系统作为软件平台。 根据系统的具体要求，需要进行开发系统环境的搭建。 设计中采用 eclipse 进行实施开发，运用 java 语言编程设计。 具体过程如下： 环境的搭建， android sdk 下载， sclipse 下载， java jdk 下载。 pc机上运用 eclipse,进行开发编程设计 ，现在 pc机上仿真模拟。 android 操作系统原理 android 定义 Android 是一种以 Linux 为基础的开放源代码 操作系统 ，主要使用于便携设备。 目前尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用 “ 安卓 ” 或 “ 安致 ”。 Android 操作系统最初由 Andy Rubin 开发，最初主要支持 手机。 2020 年由 Google 收购注资，并组建开放手机联盟开发改良，逐渐扩展到 平板电脑 及其他领域上。 Android 的主要竞争对手是 苹果公司 的 iOS 以及 RIM 的 Blackberry OS。 2020 年第一季度， Android 在全球的市场份额首次超过 塞班系统 ，跃居全球第一。 2020 年 2 月数据， Android 占据全球智能手机操作系统市场 %的份额，中国市场占有率为 %。 android 的发展历史 2020。