MP4 DIY超级DIY自己打造MP4播放器.docx

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MP4DIY超级DIY自己打造MP4播放器

MP4 DIY：

超级DIY！

自己打造MP4播放器

iTime.CN　　作者：

电脑报　　日期：

2005-11-16　　

特别声明：

本文已在《电脑报》刊登，如需转载，请注明“出处：

《电脑报》”

超级DIY ，自己打造MP4播放器

前言

   启华：

你好，我看了35期《电脑报》有篇文章报道MP3在“裸奔”，看来自己DIY一台MP3播放器并非难事，我是一个DIY爱好者，很喜欢动手。

今年MP4播放器开始火起来了，既然MP3播放器可以DIY，那MP4播放器也可以DIY吗？

我想了解MP4播放器的工作原理和里面的一些主要部件，请小编帮忙！

这是小编前不久收到的一封读者来信，经过小编精心策划，于是就有了DIYMP4播放器的这个选题：

1.透视MP4播放器的平台架构；为你讲解MP4播放器的工作原理、底层系统、硬件架构和芯片方案等。

2.爱可视Gmini400拆机图解；让你了解MP4播放器里到底有哪些部件，让你对MP4播放器不再神秘。

3.MP4播放器DIY可行吗？

为你分析DIY一台闪存型MP4播放器的可行性、成本和方法。

4.MP4播放器自己造；一起来动手打造一台闪存型MP4播放器。

看完这篇文章，你会发现，DIY一台MP4播放器并不是难事！

MP4播放器的概念

   顾名思义，MP4播放器是一个能够播放MPEG4文件的设备，它可以叫做PVP（PersomalVideoPlayer，个人视频播放器），也可以叫做PMP（PortableMediaPlayer，便携式媒体播放器）。

现在对MP4播放器的功能没有具体界定，它除了看视频的基本功能外还支持音乐播放、浏览图片，甚至部分产品还可以上网。

   MP4播放器产品范围比较广，根据是否采用液晶屏来看，有带液晶屏幕的MP4播放器，也有不带屏幕的MP4播放器，这种不带屏幕的MP4播放器同样支持VOB、DAT、AVI和MPEG4格式的文件播放，由于没有液晶屏幕，用户必须将它和电视连接才能看视频影像，通常这种不带液晶屏幕的MP4播放器也称为多媒体硬盘，这种设备通常都具有数码伴侣功能。

根据采用的存储介质来分，可分为闪存型MP4播放器和硬盘型MP4播放器，闪存型MP4播放器采用闪存芯片作为存储介质，具有功耗低、价格便宜的优点。

   目前视频MP3播放器也开始火起来了，也许你会问，视频MP3播放器也可用来看视频，那它和MP4播放器有什么不同呢？

其实视频MP3播放器和MP4播放器最大的区别除了采用的芯片方案不同外，支持的视频格式也是不一样的，或者说文件的压缩方式不一样。

但低端的闪存MP4播放器和高端的视频MP3播放器的区别不很明显，一些厂商也因此把屏幕较大的视频MP3播放器称为MP4播放器，让人弄不明白。

根据习惯，对有屏幕的MP4播放器来说，它们和视频MP3播放器最直观的区别就是MP4播放器的屏幕较大，一般在2英寸以上，而视频MP3播放器的屏幕一般在2英寸以下。

透视MP4播放器的平台架构

   MP4播放器诞生的时间不长，但市场上MP4产品已经异常丰富了，从来没有哪一种产品能够在萌芽阶段就展现出如此蓬勃发展的状态。

要自己打造MP4播放器，还得先了解MP4播放器的工作原理和芯片方案等。

一、MP4的硬件架构

   与MP3播放器相比，MP4播放器的结构要复杂得多，因为MP4播放器需要性能强大的CPU或DSP、MCU芯片，以便进行视频的解码编码处理，并对LCD及USB接口等周边组件提供支持。

目前，推出MP4解决方案的半导体供应商多达十几家，这些解决方案大致可分为四类：

一类是以德州仪器（Ti）、飞利浦为代表的基于CPU+DSP（DigitalSignalProcessor，数字信号处理器）芯片的解决方案；一类则是以Intel和AMD为代表的基于通用CPU的解决方案；第三种则是以飞思卡尔（Freescale）及深圳安凯为代表的基于MCU（MicroControlUnit，微控制器）芯片的解决方案；第四种是基于双CPU的解决方案。

1.基于CPU+DSP的硬件架构

   提供这类解决方案的厂商主要有SigmaDesigns、Ti和飞利浦等，这类方案中DSP芯片主要负责视频及音频的解码和编码工作，而CPU则负责档案的管理和存取、系统支持，以及对使用接口、周边组件等的控制。

在这类方案中，DSP加CPU是MP4播放器的主要部件，它们要负责处理的部件包括硬盘、记忆卡及LCD显示器、外部USB接口、操控按钮等组件。

基于CPU+DSP的解决方案能够支持更高复杂度的视频编解码器，如H.264，而且，它还能够通过软件升级来支持新的媒体编解码器。

   在CPU+DSP的解决方案中，CPU和DSP有整合式和分离式两种，整合式就是采用双核单芯片设计，DSP和CPU被整合到一块芯片中，比如Gini400采用的TMS320DM270就是双内核处理器；而分离式则意味着CPU和DSP是独立的两块芯片。

2.基于通用CPU的硬件架构

   Intel和AMD提供的是以通用处理器为核心的解决方案，如IntelXscalePXA255和IntelXscalePXA270，AMD的AlchemyAU1200。

这种架构的嵌入式处理器性能强大，如PXA270最高主频达到了624MHz，AU1200的主频达到500MHz，它们可以为媒体解码提供强大的动力。

正由于采用了软解码方式，这种架构对媒体的支持最为丰富，而且扩展性强，设计者可根据需要增加软件编解码器。

不过，由于使用的是通用CPU，其解码效率相对不高，通常只支持QVGA（320×240）和D1（720×576）分辨率的视频解码，要支持720P和1080i这类高清格式几乎是不可能的。

另外，这类方案的还有一个缺点就是耗电量高。

3.基于MCU的硬件架构

   以上两类方案中，其音视频的编解码工作均需要软件的帮助才可实现，而基于MCU的方案是由硬件实现音视频的编解码，如飞思卡尔（Freescale）的i.MX31和i.MX31L处理器，它基于ARM11，并集成了eMMA多媒体加速器；而安凯的AK3220M芯片内部集成了专用于视频的硬件解码器和用于音频的音频处理器。

由于是基于硬件解码，所以这类方案支持的音视频格式种类受到了限制，例如飞思卡尔的方案能够支持MPEG4

   H.263的编解码，但不支持MPEG-2。

和这种情况类似，夏普的方案是基于ARM9的单颗32位MCU，支持的媒体格式也比较少。

不过，采用这类方案的MP4成本最低，目前很多低档MP4播放器都是采用这类方案。

4.基于双CPU的硬件架构

   从整体配合上来讲，采用双CPU芯片的MP4解决方案是最合适的，一颗CPU支持OS，一颗CPU进行解码，两颗CPU相互配合，这是目前业内最完美的解决方案。

但目前还没有正式的特别稳定的这类芯片发布，业内还在持观望态度。

二、MP4的底层平台

   MP4播放器所使用的嵌入式操作系统有WindowsCE、Linux和厂商自行开发的操作系统，也有MP4播放器不使用任何操作系统的。

   目前，使用英特尔解决方案的MP4播放器基本上使用的都是WinCE平台，PMC（PortableMediaCenter）操作系统就是在WindowsCE.NET基础上设计的，它使用了为便携式媒体中心特别提供的WindowsMobile软件，内置了WindowsMediaPlayer播放器，采用了WindowsMedia9技术：

包括WindowsMediaAudio9、WindowsMediaVideo9和MP3编解码器，并采用了WindowsDRM（Digitalrightsmanagement，数字版权管理）技术。

基本上说PMC是PocketPC的简化版，它采用了开放式架构，在应用软件上可另行扩展，只须安装第三方软件便可以实现不同的功能，如个人事务管理、网络浏览、电子书等。

事实上，英特尔的解决方案支持微软WinCE5.0和PMC操作系统，同时也可支持Linux。

同样，AMD和TI的解决方案也支持WinCE和Linux。

   事实上，在MP4领域，Linux的阵营要比PMC阵营更为强大，采用了Linux的MP4品牌包括爱可视、ThompsonRCA、DigitalCube、DMTechnology、RIFA及国内的众多MP4品牌，而像艾利和这样的厂商则“脚踏两支船”，同时推出了采用PMC和Linux操作系统的MP4产品。

Linux在媒体格式的支持方面比PMC要开放得多，由于Linux的开放性，使得很大一部分软件可以免费进行移植修改，这样可以节约大量的授权费用。

厂商也可以为产品开发出非常丰富的应用，如网络浏览、电子邮件、游戏、个人事务处理甚至GPS电子地图。

   除了以上两种操作系统之外，BSD、Symbian等嵌入式操作系统也可以作为MP4播放器的操作系统使用，还有些实力较强的厂商开发了自己专用的操作系统，如飞利浦和安凯等方案提供商向MP4生产商提供了占用内存空间非常小的免费实时操作系统。

操作系统的不同也让MP4产品呈现出千姿百态的景象，这种情况和手机非常类似。

三、常见的MP4解决方案

    目前，推出MP4处理器和解决方案的半导体供应商多达十几家，除了以上提到的英特尔、AMD、Ti、Freescale、飞利浦、深圳安凯之外，还有SigmaDesigns、意法半导体（ST）、中国台湾凌阳等厂商。

这些厂商提供的解决方案由于架构不同，所以在性能、接口、功能、功耗等方面差别很大，从而造成了目前MP4播放器产品的差异。

目前MP4厂商主要采用以下一些MP4解决方案。

1.TiDSP＋ARM的解决方案

   Ti的解决方案（图1）采用的是CPU搭配DSP的方式，它利用DM320/270DSP芯片进行音视频编解码处理，而ARM处理器负责系统处理及支持外围设备接口。

它所支持的媒体类型非常丰富，包括MPEG4SP/ASP、DivX、MPEG1/2、WMV、WMA、QuickTime6、H.264、AAC-LC、MP3等格式。

除了H.264格式外，均可以实现D1分辨率（720×576）视频的实时解码（30fps），而H.264的解码分辨率也可达到CIF（352×288）水平。

本方案还拥有超强的编码能力，DM320方案录制MPEG4SP视频可达到D1的质量（30fps），而DM270可录制VGA（640×480）质量的视频。

Ti方案均可支持USB2.0OTG接口。

由于此方案必须使用ARM处理器，因而它在成本上并不占优势，而且有功耗大的缺点。

   Ti通过与Ingenient合作，提供了最成熟的MP4设计方案。

早在2002年，爱可视即率先采用Ingenient的方案推出了世界上第一款MP4产品——Jukebox。

目前，包括爱可视、索尼、RCA、艾利和、微星、奥林巴斯等众多著名厂商都采用了Ingenient的方案。

2.IntelPMC解决方案

   英特尔携手微软推出的PMC架构（图2）是基于通用CPU的解决方案，PMC和Wintel联盟推出的PocketPC非常类似，它同样也是采用IntelXscalePXA255/270处理器，软件平台也是和PocketPC类似的微软PortableMediaCenters。

其中，基于PXA255的方案有功耗低、支持媒体格式多的优点，但它不能支持分辨率较高的视频文件的编解码（仅能支持320×240的QVGA）。

而PXA270由于主频高达624MHz，并且拥有2700G多媒体加速芯片的支持，在编解码高分辨率视频文件方面要更胜一筹。

PXA270扩展接口非常丰富，可支持SD/MMC/CF/MS/MSPRO等读卡器，也可支持PCMCIA、USB1.1、OTG、LAN、SIM、IDE等接口，还能支持CMOS/CCD摄像头和外挂键盘等。

   PMC架构目前得到了创新、三星、艾利和、索尼、东芝等厂商的支持，它们均已推出了自己的PMC产品。

3.SigmaDesignsEM851X方案

   SigmaDesignsEM851X处理器（图3）是目前性能最强、最全面的专业解码芯片系列，如EM8510就采用了双核单芯片设计，将200MHz32位RISC处理器和媒体解码器集成于单个芯片中，可在无需其它外围芯片支持的情况下，完成系统所需各种接口的提供、系统处理等工作，并可以流畅地进行WMV、DivX、MPEG4、MPEG1/2等视频的解码，对于MPEG4和DivX格式的视频，它可支持对D1分辨率的视频进行实时解码。

采用SigmaDesignsEM8510处理器的MP4具备有视频播放效果好，功耗低的优势。

目前，采用这种方案的MP4产品还不多，韩国现代最新推出的HY-T28MP4播放器中使用了EM8510芯片。

4.AMDAlchemy解决方案

   AlchemyAU1200（图4）是AMD于今年1月推出的MP4专用处理器。

这是一个低功耗、高性能的系统解决方案，它采用MIPS内核的处理器，主频可达500MHz，它针对MP4播放器进行了专门的优化，可支持的媒体格式包括MPEG1/2、MPEG4、WMV9、H.263、DivX、Xvid、MP3、WMA、WAV、ASF、AVI、JPEG等。

AU1200处理器的功耗极低，在播放D1质量（720×480）视频时功耗低于400mW，它可以支持大型显示屏（1024×768），支持DDR1和DDR2内存，集成了媒体加速引擎，不需要外部DSP。

另外，它还可支持USB2.0及OTG技术，具备LCD控制器、摄像头接口和互联网接入外设。

AlchemyAU1200可支持WindowsCE5.0、Linux2.6等操作系统。

事实上，AMDAlchemyAU1200要比Intel的解决方案更具优势，性能更强、成本更低，但由于上市的时间较晚，目前在国内市场上还看不到采用这种方案的MP4产品。

5.飞思卡尔i.MX31/L解决方案

   飞思卡尔（FreeScale）的前身是摩托罗拉的半导体部门，主要致力于手机芯片的研发，其i.MX31和i.MX31L处理器基于ARM11平台，主频高达532MHz，它支持MPEG4和H.263视频的编解码，视频分辨率可达CIF（352×288）、QVGA（320×240），帧率可达30fps，它支持PacketVideo、RealNetworks和WindowsMediaPlayer，除了显示控制器外，i.MX31和i.MX31L处理器还集成了高速USBOTG端口，支持MMC卡和SD卡接口，i.MX31处理器采用了领先的电源管理、安全和数字版权管理、图像处理技术。

不过，i.MX31芯片本来是为智能手机设计的，虽然支持的接口类型比较丰富，但音视频处理能力一般，播放MPEG4时不够流畅，并且无法处理MPEG2视频。

基于本方案的MP4产品在国内市场上也不少见，如深圳泰嘉乐的TechnoPMP等。

   除了以上几种MP4解决方案外，还有诸如飞利浦解决方案、Zoran解决方案、Ittiam解决方案、安凯解决方案和我国台湾的凌阳SPCA536解决方案等等，这些方案都有各自的特色，附表是几种芯片方案的成本和参数比较。

在目前的MP4市场上，Ti和英特尔的解决方案占据了高端产品的大部分市场，但随着时间推移，SigmaDesigns和AMD的芯片方案必将崭露头角，成为市场的主流。

爱可视Gmini400拆机图解

   上面大家已经了解到MP4播放器的软硬件结构和常用方案，为了自己能制造MP4播放器，还有必要进行第二项准备工作——拆一个MP4播放器看看结构。

拆解对象：

法国爱可视（ARCHOS）公司的经典之作Gmini400，Gmini400配备的是20GB硬盘，2.2英寸26万色的TFT液晶屏显示效果极佳。

拆解工具：

平口小镊子和尖嘴小镊子各一把、钟表螺丝刀#0及1.4mm各一把

   下面就让我们来“解剖”一下Gmini400，看看是什么样的“心脏”和“大脑”造就了Gmini400强大的数码影音娱乐功能。

在拆解前最好把手上的静电放掉，最好洗洗手，还什么需要注意的？

当然是关闭Gmini400的电源！

一、拆解Gmini400 

   1.在Gmini400外壳底部有两颗Φ1.0mm的小螺丝，取下这两颗螺丝就能卸去铝合金后盖，去掉后盖以后，电池就可以移开了，硬盘赫然“浮出水面”。

硬盘通过插针连接在电路板上，拔出硬盘下面便是电路板。

   2.让我们来看看硬盘的特写，这是东芝1.8英寸20GB微硬盘，型号为MK2004GAL，单碟容量20GB，转速是4200rpm，数据传输接口为ATA-5，即外部传输速率为100MB/s，缓存容量2MB，平均寻道时间15ms。

   3.Gmini400使用的是超薄型的锂离子电池，厚度仅为3mm，但其续航能力令人满意，可以保证连续播放4小时的电影，或连续播放10小时的音乐，充电时间大约为2小时左右。

   4.电路板由五颗螺丝固定在前面板上，移除这五颗螺丝电路板就可以取下来了，但这时液晶屏还通过排线跟电路板连接着，要小心别折断了纤细的排线，图中的红、黑线则为电池正负极连接线。

   5.这是取下排线之后的液晶屏，在与面板的接触边缘进行了特殊的防尘处理。

   6.电路板正面，集中了主要的芯片和接口，可以看出各种芯片、贴片元件及走线布局整齐合理，功能分区清晰，整个PCB板做工精细。

电路板反面，所有按键均安装在这一面，元件焊点饱满均匀圆润，轻触按键表面均经过加强处理，

   7.铝合金面板中央是液晶屏的安装位置，面板上使用了一块加厚的耐磨玻璃用以保护LCD屏。

按键橡胶均采用做工细腻的透明硅橡胶制成，拆下来拿在手中细细品味犹如欣赏一件精雕细琢的工艺品。

下面来一张元件全家福。

二、瞧瞧Gmini400的PCB板

   看了Gmini400的主要元件后，再来看看Gmini400的PCB板上的主要元件，其中一些元件可决定了Gmini400的性能。

下图标出了电路板上所有主要芯片和功能型元器件等IC的位置。

1.主控芯片TMS320DM270

   Gmini400的主控芯片采用的是美国芯片制造商Ti（TexasInstruments）的TMS320DM270，该芯片实际上是一枚双内核处理器，集成了80MHz的32位ARM7微处理器和90MHz的TMS320C54X数字信号处理器，另外还有16KB图像缓存，支持CF/SD/MS存储卡接口以及USB控制器。

2.内存芯片48LC8M16A2

   Gmini400的内存芯片使用的是一枚美光（MT）原厂TSOP封装的内存颗粒，颗粒编号为MT48LC8M16A2-75，生产批次为2004年第20周，工作频率为100MHz。

3.固件存放芯片39VF800A

   Gmini400采用SST（SiliconStorageTechnology）的39VF800A芯片存放固件（相当于MP4播放器的操作系统），这是一枚容量为1MB的闪存芯片，在电脑周边及数码娱乐产品中被广泛应用，如DVD-ROM、刻录机以及掌上游戏机。

39VF800A还可进行固件刷新，可同步更新厂家推出的最新操作系统。

4.音频编解码芯片AIC23BG

   AIC23BG是一枚高性能低功耗立体声音频编解码芯片，内置输出功率放大器，支持Micin和Linein两种输入方式，输入输出增益均可进行编程调节，在AIC23BG中集成了模数转换（A/D）和数模转换（D/A）模块，其电路具有很高的信噪比，分别达到95dB（A/D）和100dB（D/A），可提供高保真的音频处理效果。

5.CY7C68300A控制芯片

   由于Gmini400使用的主控芯片TMS320DM270并不支持USB2.0和IDE设备的控制，因此USB2.0接口和微硬盘的控制都是通过CYPRESS公司的CY7C68300A控制芯片来实现的。

有不少MP4播放器采用的是GL811E桥接芯片，但从控制精度、兼容性以及效率上来讲，CY7C68300A比GL811E更胜一筹。

6.低压供电芯片LCX245

   另外，Gmini400采用了两组共6枚LCX245低压供电芯片，以稳定地提供3.3V和5V电压，因此，Gmini400在硬盘和CF卡读写以及USB连接的稳定性方面相当出色，这一点给人印象深刻，

7.LCD显示控制芯片LC4032C

   LC4032C是TFTLCD显示控制芯片，它可提供高分辨率下的4:

3和16:

9等多种显示模式，其回放速率和显示效果均优于UPS051芯片，这也能看出爱可视公司在用料上的良苦用心和不惜成本。

8.谐振器AT27000/24000

   Gmini400还采用了两枚AT型石英晶体谐振器，分别为主控芯片和LCD提供稳定的时钟频率，型号分别为AT27000（27MHz）和AT24000（24MHz），从而使得主控芯片的工作状态更佳，同时让液晶显示不易受到内部高频信号的干扰和影响。

DIYMP4播放器可行吗

   看完MP4播放器的内部结构，也许你觉得并不复杂啊，自己DIY一台如何，想过吗？

呵呵，其实DIYMP4播放器并非很难的事情，由于DIY有风险，为了降低风险，我们可以先来DIY一台闪存型MP4播放器试试看，这样即使失败了，付出的代价也比较小，毕竟闪存型MP4播放器的元器件成本比硬盘型MP4播放器低。

一、闪存型MP4播放器的结构

   要DIY闪存型MP4播放器，就得先弄清楚其内部结构，看看它采用了哪些元器件等。

其实闪存型MP4播放器和硬盘型MP4播放器的内部结构大同小异，它们采用了相似的芯片方案，只是采用的存储介质不一样，闪存形MP4播放器采用闪存芯片作为存储介质，而硬盘型MP4播放器则是采用微硬盘作为存储介质。

由于驱动微硬盘更耗电，加上微硬盘和PCB板的连接方式也与闪存芯片和PCB的“连接”方式不一样，因此就导致了相关的电路结构不一样，也导致了PCB板上的布线不一样。

   闪存型MP4播放器有哪些主要的元器件呢？

首先PCB板是必须的，所有元件都必须插接在PCB板上，而PCB板的布线方案又是由采用的芯片方案、存储介质、液晶屏等等决定的；其次是解码芯片，与硬盘型MP4播放器一样，在前面提到的所有芯片方案都可用于闪存型MP4播放器上；第三是FLASH芯片，这是用户可任意存储和删除数据的地方；第四是固件存储芯片，所谓固件存储芯片就是存放底层软件（类似MP4的操作系统）和音视频播放软件的地方；第五是液晶屏幕，这是MP4播放器上的主要部件之一；第六是电池和外壳。

另外，MP4播放器上还有很多小的元件，包括各种充电稳压元件和各种电容电阻，以及二极管、发光二极管、电感、麦克风元件、开关按键和插座等，据统计，一台闪存型MP4播放器上有270多个元器件。

二、DIY闪存型MP4播放器可行吗

   也许一听到270多个元件你的头就大了，但DIY是一种乐趣，试想亲自动手把如此多的元件组装到一起，再看到屏幕上的影像显示出来，那种成就感是无语言表的。

当然，自己布线设计PCB板就太专业了，加上个人用户没有相关的制作设备，因此DIY闪存型MP4播放器还是从成品PCB板开始吧。

1.闪存型MP4播放器超级DIY

   如果你是超级老鸟，具有超强的动手能力和深厚的电子元器件知识，就从空白PCB板开始吧。

首先你得弄清楚所购买或定做加工的PCB板的电路原理，所能支持的芯片方案和其它各种元器件，需要哪些规格型号的电容、电阻、二极管等等元件。

一般在购买或者定做PCB板时都可以向商家索取相关的电路图和元器件布置图。

工程师提示：

超级DIY的难点主要有