基于嵌入式arm-linux的播放器的设计与实现毕业设计word格式

基于嵌入式arm-linux的播放器的设计与实现毕业设计word格式内容摘要：

口 ,  一个触摸屏接口。  JTAG 接口  9V 直流电源  H/W 复位建  运行状态指示 LED 灯 嵌入式系统 嵌入式系统的概述 嵌入式系统的定义如下 :是一种以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 由嵌入式系统的定义可见，嵌入式系统具有以下几大特点 : (1) 技术密集 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用 5 相结合后的产物。 这一点就决定了它必然是一个技术密集、不断创新的知识集成 系统。 (2) 专用性强 嵌入式系统是与应用紧密结合的，具有很强的专用性。 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也要根据系统硬件的变化不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大的更改，程序的编译下载要和系统相结合。 (3) 系统精简 嵌入式系统必须根据应用需求可对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。 因此目前嵌入式系统的开发一般是先建立一个相对通用的软硬件平台，然后在其基础上进行裁剪和精 简，开发出适应各种需要的系统。 一般而言，嵌入式系统的结构自底向上可分为 3 个部分，如图 11 所示 图 11 嵌入式系统的结构 嵌入式硬件平台是整个嵌入式操作系统和应用软件运行的基础。 不同的应用通常有不同的硬件平台，但是基本的结构是相同的，通常包括嵌入式处理器、存储器和输入输出 (工/0)接口，如图 12 所示 [1]。 图 12 嵌入式硬件平台结构 嵌入式应用软件 嵌入式操作系统 嵌入式硬件平台 嵌入式处理器 存储器 输入 输出 6 嵌入式系统的选择 现今，与嵌入式应 用相结合的嵌入式操作系统有 VxWorks、 Linux、 WinCE、  COSII等，他们各有其特点，相比较而言，嵌入式 Linux 更具有优势。 归纳起来，嵌入式 Linux至少具有以下优势 [3]： (1)开放的源码，丰富的软件资源 Linux 是自由的操作系统，它的开放源码使用户获得了最大的自由度。 Linux 上的软件资源十分丰富，每一种通用程序在 Linux 上都可以找到。 (2)功能强大的内核，性能高效、稳定，多任务 Linux 的内核非常稳定，它的高 效和稳定性已经在各个领域，尤其在网络服务器领域，得到了事实的验证。 Linux 内核小巧灵活，易于裁减，这使得它很适合嵌入式系统的应用。 (3)支持多种体系结构，如 X8 ARM、 MIPS、 ALPHA、 SPARC 等 目前， Linux 已经被移植到数十种硬件平台上，几乎支持所有流行的 CPU。 (4)完善的网络通讯、图形、文件管理机制 Linux 自产生之日起就与网络密不可分，网络是 Linux 的强项。 另外， Linux 还支持多种文件和图形系统。 (5)支持大量的周边硬件设备 Linux 上的驱动已经 非常丰富了，它们支持各种主流硬件设备和最新硬件技术。 (6)大小、功能都可定制 Linux 秉承 Unix 的优秀设计思想，非常灵活，各部分的可定制性都很强。 (7)良好的开发环境，不断发展的开发工具集 Linux 有着非常优秀的完整开发工具链，有十几种集成开发环境，其中很多是免费的，大大降低了开发费用。 (8)软件开发者的广泛支持 Linux 的自由精神吸引了成千上万的程序员投入到 Linux 的开发和测试中来，这使得Linux 在短时间内就成为一个功能强大的操作系统。 (9)价格低廉 有 效降低产品成本，对成本敏感的嵌入式系统来说至关重要， Linux 恰好具有这一特性。 正是这些优势，嵌入式 Linux 系统的研发热潮正在蓬勃兴起，并且占据了很大的市场份额，除了一些传统的 Linux 公司 (如 RedHat、 Monta Vista 等）正在从事嵌入式 Linux的开发和应用之外， IBM、 Intel、 Motorolar 等著名企业也开始进行嵌入式 Linux 的研究[4]。 嵌入式图形用户界面 (Graphics User Interface)系统是嵌入式实时操作系统的一个重要组成部分，随着嵌入式系统硬件设备可获得性 的提高和价格的不断降低及嵌入式系统应用范围的不断扩大，嵌入式 GUI 系统的重要性越来越突出 ,特别是对高性能嵌入式人机图 7 形交互界面的要求也越来越迫切，比如消费电子和工业实时控制系统 [5][6][7]。 这些系统对GUI 的基本要求包括：  轻型、占用资源少  高性能  高可靠性  可配置 此外，适合嵌入式 Linux 的 GUI 还要求是开放源码的自由软件 [8]。 时代的发展告诉我们，图形用户界面 GUI 的应用加速了计算机的普及广度 ,嵌入式技术的发展加速了计算机的普及深度 ,后 PC 时代呼唤着两者日益紧密的结合 [9]。 所以对二者的研究有 着深刻的意义。 本文的意义和主要工作 本文在研究嵌入式系统开发技术的基础上，提出了一套满足要求的低成本的嵌入式多媒体终端的解决方案。 通过对系统的功能需求分析以及市场上主流处理器的功能和性能分析，选择了华恒公司的 HHARM9EDUR3 实验平台和 Red Hat Linux 分别作为系统的硬件和软件开发平台。 本文的主要工作包括三方面的内容，首先，基于 ARM 平台开发相应的引导 加载程序、构建嵌入式 Linux 操作系统；第二，针对 ARM 处理器和 Linux 操作 系统特点进行音视频解码器的设计和研 究。 第三，对系统进行验证；论文的主要结构如下 : 第二章 系统 软 硬件平台的搭建。 包括 ARM 处理器及硬件核心部件介绍、 bootloader实现、交叉开发环境建立、 Linux 移植 、 minigui 移植 等； 第三章 Mplayer 到开发板的移植。 Mplayer 为 Linux 下通用的媒体播放软件，但非为嵌入式系统而设计，然而其强大的功能却是嵌入式系统所需要的。 为此本章完成其到开发板的移植，来完善嵌入式系统对音视频文件的支持； 第四章 嵌入式播放器 Mplayer 的设计，针对播放器 Mplayer 整体结构设计及数据处理流 程到诸如分流器，音、视频解码，音、视频同步等各个关键功能模块作描述。 最后，对论文进行总结与展望。 8 第二章 系统软硬件平台的搭建 硬件开发平台的介绍 本设计使用的硬件开发平台是华恒科技的 HHARM9EDUR3教学实验系统，此平台由核心板和外设板组成，下面分别对这两部分进行介绍 [10]。 核心板 核心板的功能模块结构图如图 21 所示，板上集成 Samsung S3C2410 处理器， 16M 的FLASH 和 64M SDRAM，它能为我们的研发、应用提供足够的空间。 图 21 核心板功能 模块结构图 S3C2410 是一款 16/32bit RISC(精简指令集 )高性价比，低功耗，体积小，高性能，高集成度的微处理器，采用 203MHZ 的 ARM920T 内核。 集成了 16KB 指令缓存和 16KB 数据缓存，利用 MMU实现对虚拟内存的管理，支持 TFT LCD 屏，支持 NAND FLASH。 正是由于S3C2410 的这些特点，才使核心板的模块组成成为可能，也为 Linux 系统的移植提供必要的硬件资源。 外设板 外设板为核心板的应用提供了其它的接口和设备，它提供以下外设接口： (1) 10M/100M 自适应以太网接口一个； (2) 四线 RS232 串口 (COM1)一个； (3) 四线 RS232/RS485 串口各一个 (COM COM3)； 9 (4) IDE/CF 卡接口； (5) SD/MMC 卡接口； (6) USB HOST 接口一个； (7) USB Device 接口一个； (8) TFT LCD 接口； (9) 触摸屏接口； (10) 音频输入输出接口，麦克风接口； (11) A/D， D/A 接口； (12) PS/2 接口； 核心板和底板是通过一个 144 针的插槽相接，它们配合后即构成一个完整的应用系统。 设计所用硬件介绍 首先，核心板是必不可少的部分，它是一个最小系统。 其次，本设计是一个人机交互界面设计的应用，故需要一个 LCD 显示屏和触摸屏，通过以上的 TFT LCD 接口和触摸屏接口与外设板相接 . 最后，设计的调试需要通过在 PC Linux 上运行 mini 与开发板通信，所以需要使用到一个串口，并且，内核文件等镜像的下载需要网络接口，故开发板上的网络接口就必不可少了。 以上的设备即构成本设计中必需的硬件开发平台，缺一不可。 硬件平台的设计方案 参考华恒 HHARM9EDUR3教学实验平台的硬件电路设计，为了减小难度，增加通用性，我们可以选用跟实验平台相似的设计，把整个硬件电路设计成两个主要部分：核心板和外设板，两者通过插槽接口相接，功能的扩展只需通过对外设板的修改来达到。 核心板设计 核心板的正面俯视图如图 22所示： 根据功能模块分别介绍各个主要组成部分： (1) 存储部分构成 核心板内存由图 22中两块 HY57V561620CT 为 16M*16 位数据宽度的 SDRAM 构成，两片拼成 32 位模式，公用 nGCS6 片选空间，共 64M RAM。 通过参考 s3c2410 技术手册的 内存映像地址，如图 23,可以知道内存的起始地址为 0x30000000[12]。 核心板还集成有一片 8M*16 位数据宽度的 INTEL 28F128J3C FLASH，通过 nGCS0 作为片选，从图 23可知，起始地址为 0x00000000。 根据地址的分配与片选设置，我们设计的核心板存储部分电路图如图 24 和图 25 所示，从图 24中可以看到， FLASH 使用的地址线为 MA1 到 MA24，而使最高位 A0 接地，这 10 图 22 核心板正面俯视图 图 23 s3c2410 内存映射 样使得 FLASH 的 0 地址为 0x01000000,以后内核等的烧写地址也是以此为准。 数据地址线为 MD0到 MD15，正好为 16 位的数据宽度。 从图 25 可见，两片内存使用的地址线为 MA2 到 MA25，而数据线分别为 MD0MD15 和MD16MD31，由于共用地址线和片选 nGCS6，而分别使用 32 位数据线，所以这两片 16位宽度的内存共同组成了 32位宽度的内存存储空间。 11 图 24 FLASH 电路接线 图 25 内存电路接线 12 (2) 供电部分构成 核心板的供电部分由 LV14A 六角施密特触发倒相器 (HEX SCHMITTTRIGGER INVERTERS)和 AMS 1117 800mA 低门限稳压器 (800mA Low Dropout Voltage Regulator)构成，具体电路如图 26和图 27所示： 图 26 LV14A 电路 图 27 AMS 1117 电路 从图中还可以看到，核心板还有相应的电源指示灯 D5 LED，当核心板接收到 reset信号时，指示灯灭，而正常工作状态，指示灯亮。 (3) 振荡电路部分构成 核心板的振荡电路由两个晶振电路组成，如图 28。 12MHz 的晶振与 s3c2410 的 XTIpll、 XTOpll 两个管 脚相接，为内部振荡电路提供振荡源 (for internal OSC circuit)。 晶振与 XTIrtc、 XTOrtc 两个管脚相接，作为实时时钟 (Real Time Clock,RTC)振荡源 [11]。 13 图 28 振荡电路 图 29 DIMM 144 引脚说明 14 (4) 与外设板接口部分 核心板与外设板是通过 144 针的插槽相接的，主要把核心板电路中的 16根存储数据线DM0DM1 24 根存储地址线 MA0MA2 8 根外部中断引线 EINT0EINT两路 UART 数据线与控制线、 通用接口 GPIO、 IIC、 SPI 以及其它的读写信号、控制线等引出供外设板调用。 详细请参见图 29。 这里只使用到了 144 针的插槽接口，而没有使用 168 线的内存条接口插槽或者 PCI 插槽，是由于 168线需要用到金手指，走线很密，而且工艺要求高，两层板布线很难实现，可能需要 4层板才能完成，对于学校项目设计来说难度很大，而这样增加难度是没有必要的，因为 144 针的接线已经基本能够满足实际需要，通过以上的接口可以连接通常使用的器件，如本项目需要使用到的 LCD 和触摸屏等。 外设电路设计 本设计中需要使用到的外 设有 LCD 显示屏和触摸屏，并且作为一个应用平台，外设电路不再包括有调试用的 COM 接口和网络接口。 因为软件的调试可以先在。