基于ARM的音乐播放器的设计与实现.docx

1、基于ARM的音乐播放器的设计与实现摘 要多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体,是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术发展和竞争的焦点。嵌入式设备与多媒体技术的融合使得P，智能手机,平板等智能终端得到快速发展。未来,智能终端与物联网的结合将推动嵌入式设备快速发展.所以，基于嵌入式终端的应用前景广阔。设计目的是在嵌入式平台上开发一款基于开源Lin操作系统的多媒体播放器,它以mplyer作为核心播放程序，将支持更多的文件播放格式甚至可以与PC机上的媒体播放器相媲美。多媒体播放器的硬件部分：以S3C44开发板为硬件平台，它的外围设备可以外插U盘作为

2、存储器、F-LC触屏、key23键盘,以及外接耳机作音频设备。因为播放器开发是基于成熟的硬件平台,主要工作集中在软件部分，主要包括：搭建开发环境，配置编译mpayer可执行程序，编写触屏驱动,及key23驱动，编写主控程序等等，最后将程序移植安装到开发板，完成基于Lnu的嵌入式播放器的设计。经过测试，播放器符合设计要求。关键词： 触屏，移植,线程，嵌入式Abta hemultiedi tcnology involvs sun， text，imae, aniation， videadcommnications ndthrfcion。 Inortion technologyis eof fates

3、t growng techlogies。 Obvisly, it is a new genraon ofelectrnic technolg eelopment an the ocus of cmpettio. Th integrtion of emded equpmt and mulimedia tehnologycorbtesa raidvelopme fr PDA，sartphoe, sinlligent termina。Ithe fuue，inllentterminl ilpomtete netwokembede equipmet rapid devlopnt.So， the apli

4、tion that se n embeddedermi has a biht uture。 Tuoseo thsdesign is o design mumedi play an emdde latfrmyusig thpnsorcei Lin peratin ystm Itis take playasrebradcas program， hihwill sppmore file foat, an even smore parableithe PCmea ars. Te hware part o Multimda layertakes S3Cdvelopment boad fo hhardwa

5、re platfrm， which use th USBik, tft-lcd tochcreen, key3keyboar, ad external ephoneor ado equipent. cause the plyer deelopnt is basedon mature harre platfrm， hemain work cud onsoftwar art，hich main inclues teseorks, uas e devlpnt nronmetset p, the comld confguation fmpaye, e rie of touh creenan k3,ad

6、 te prgram oate crol，etc. Final， the dveloped pogram cnbeinstalled o deemen bar baed othe Linux。 Ater testing,playr can met te design eqireents. eywords： tuch sceen； transplant； thra； ebded；第1章 绪论1。1选题背景.2 研究意义2第2章需求分析与方案制定 421 功能性分析2.2 可行性分析4。 设计的主要目标任务 52。4 系统方案制定5.5 本章小结 5第3章 系统功能模块介绍 6。1 2440开发板

7、简介63.S3C2440芯片特性简介 63。2. S440芯片参数3。2.2内核结构.3总线结构 7.2。处理器通用模块2. 存储器接口 93.27外围总线接口.2.8人机接口93.3 CD模块介绍935 本章小结 11第4章 硬件系统124 开发板系统的硬件框架4。3 系统硬件介绍 14。各个外设接口 14。4。 SB_UART转换接口154.4。3 R32接口 14.4。4 SB主接口 15。 SB从接口 64。4。6 D输入接口 164。4。 复位系统 14.5 本章小结16第5章 系统软件设计175。1系统软件设计流程图1752 Boolaer内核的配置175.。 Bootloade1

8、75.2。3 裁剪编译linu。3（编译内核） 193 制作根文件系统 95烧录镜像文件20。4。1 烧录Bootloar05。2烧录u6内核和根文件系统 25。5安装交叉编译编译工具链245.6 对Mlar源码进行重新配置编译 2457 编写主程序（包含触屏驱动)25.8设计人机交互界面 2。9程序移植参考文献2致谢 30第1章 绪论选题背景多媒体是全面的综合性的信息资源，它常常指信息表示媒体的多样化,常见的形式有文字、资料、图形、影像、动画、视讯、声音、特殊效果，再经由电脑表现出来，它能用来达成信息传播中的任何媒体资源.多媒体技术的产生和发展，是技术和应用发展的必然。在信息社会,人们迫切希

9、望计算机能以人类习惯的方式提供信息服务,因而多媒体技术应运而生。它的出现,使得原本“面无表情”、“死气沉沉”的计算机有了一副“生动活泼”的面孔。用户不仅可以通过文字信息,还可以通过直接看到的影像和听到的声音，来了解感兴趣的对象，并可以参与或改变信息的演示。一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件,嵌入式系统目前最主要的组成部分。根据操作系统的工作特性，实时是指物理进程的真实时间。实时操作系统具有实时性，能从硬件方面支持实时控制系统工作的操作系统.其中实时性是第一要求，需要调度一切可利用的资源完成实时控制任务，其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，重要

10、特点是要满足对时间的限制和要求。嵌入式系统一般由嵌入式计算机系统和执行机构组成,嵌入式计算机系统是由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成的.执行机构也作为控制对象,它可以接收由嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所需的操作或任务。执行器可以很简单，如手机上的微小型点击，手机在振动时机大开，也可以是非常复杂的，如SONY智能机器人集成以上的小型和微型控制电机，以及各种传感器,它可以执行各种复杂的动作和感情的各种状态信息。嵌入式微处理器在世界上有超过1000种，30多个系列，其中的主流体系结构有ARM，MS，PowrPC上,X86和H等.但不像全球P市场,没有那种嵌入式微处理器能够主宰市场，

11、就32个产品而言,有超过0种嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是由具体应用决定的。这几年掀起的嵌入式系统的应用热潮主要有以下几种原因：首先，芯片技术的发展，使一个单一的芯片具有更强的处理能力,而且集成多种接口已成为可能,许多芯片制造商焦点在这方面。另一方面，其原因在于应用需求，产品的可靠性,成本，更换为嵌入式系统的需求不断增加，从纯硬件实现的和使用通用计算机来实现的的应用中脱颖而出,成为令人关注的焦点 Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC计算机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX标准的操作系统。in

12、x操作系统软件包不仅包括完整的Linx操作系统,而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的-Wndws图形用户界面，如同我们使用Windos N一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。iux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱，主要原因有两个，一是它属于自由软件，用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码,并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改，无偿对它使用,无约束地继续传播。另一个原因是,它具有Unix的全部功能，任何使用Uix操作系统或想要学习Ux操作系统的人都可以从Li中获益。绝大多数基于nux内核的的操作系统使用了大量的GNU软件，包括了s

13、hell程序、工具、程序库、编译器及工具，还有许多其他程序，例如Ea。大多数系统还包括了像提供界面的XFree86之类的曾经运行于BSD的程序。软件可移植性指一种计算机上的软件转置到其它计算机上的能力（也可称作软件自动搬家）.软件移植是实现功能的等价联系，而不是等同联系软件可移植性的主要标志是：这类软件有个通用的标准文本;它们独立于具体的计算机。软件相对于具体计算机的独立性,从狭义上讲,是指可移植软件应独立于计算机的硬件环境;从广义上讲，可移植软件还应独立于计算机的软件，即高级的标准化的软件,它的功能与机器系统结构无关,可跨越很多机器界限。从一种计算机向另一种计算机移植软件时，首先要考虑所移植

14、的软件对宿主机硬件及操作系统的接口,然后设法用对目标机的接口代换之。因此，接口的改造容易与否,是衡量一个软件可移植性高低的主要标志之一。多媒体已成为我们日常生活的重要组成部分,但一个优秀的播放器,却往往因为系统环境，不开源等问题，而不是被广泛认可、使用，这是我们的损失。因此，跨平台的多媒体播放器移植有很好的市场前景.研究意义未来对多媒体的研究，主要有以下几个研究方面：数据压缩、多媒体信息特性与建模、多媒体信息的组织与管理、多媒体信息表现与交互、多媒体通信与分布处理、多媒体的软硬件平台、虚拟现实技术、多媒体应用开发。 展望未来，网络和计算机技术相交融的交互式多媒体将成为2世纪多媒体发展方向。所谓

15、交互式多媒体是指不仅可以从网络上接受信息、选择信息,还可以发送信息，其信息是以多媒体的形式传输.利用这一技术，人们能够在家里购物、点播自己喜欢的电视节目。21世纪的交互式多媒体技术的实现将会极大的改变我们的生活。由于Lnu是一套具有全部功能的免费操作系统,它在众多的软件中占有很大的优势,为广大的计算机爱好者提供了学习、探索以及修改计算机操作系统内核的机会。Linx不仅为用户提供了强大的操作系统功能，而且还提供了丰富的应用软件.用户不但可以从Internet上下载nx及其源代码，而且还可以从Intret上下载许多Lnux的应用程序。可以说,Linux本身包含的应用程序以及移植到nux上的应用程序

16、包罗万象，任何一位用户都能从有关Linu的网站上找到适合自己特殊需要的应用程序及其源代码,这样，用户就可以根据自己的需要下载源代码，以便修改和扩充操作系统或应用程序的功能。开源的特性也决定了它使用的人越多，程序进步越快的特点。我们可以预见在不久的将来,linx一定会大行其道，nx的强大的兼容性,可移植性也将发挥的淋漓尽致.含有嵌入式系统设备统称嵌入式系统，如：手机,电子手表，多媒体播放器等,覆盖消费类电子产品，汽车电子，军用电子，生产，工业控制，通信,网络等领域。随着技术的进步，越来越高性能的嵌入式设备被广泛使用.操作系统是通过软件的运行带动硬件工作。然而,大部分的软件对操作系统有要求。这就要

17、进行软件的移植,使其在需要的其他操作系统下也能正常工作。在这种情况下，一个好的软件就不会仅仅局限于一个小领域，例如：把Iphoe上的应用移植到其他平台上，从而改善我们的生活,促进技术进步的发展。第2章 需求分析与方案制定本章分析了设计需求，并对设计的可行性进行分析,阐述了设计的主要目标以及设计的大体流程，并最终制定了系统的实施方案。功能性分析用S32440开发板作为产品的主体，LCD Mile1作为一个控制面板,通过可触摸的CD duie实现播放控制。以ubo作为bootloade，采用inux2。6内核和yaff格式的文件系统，核心媒体播放程序为MPayer-。0c，核心解码器为libmad

18、.7。可以实现绝大部分Mplr的功能：1)实现市场上几乎所有流行的音频文件播放。 2)可正常播放损坏了报头的AVI文件。3)可以解码大部分的网络流媒体文件。4)人性化的触屏操作。可行性分析随着人们的生活水平不断提高,精神资料的需求逐渐提高,多媒体已经成为生活中必不可少的一部分.各式各样的多媒体迅速充斥了我们的生活,现在，多媒体正在向便携个人多媒体发展.我们生活中数字信息的数量在今后几十年中将急剧增加,质量上也将大大地改善.多媒体正在迅速的、意想不到的方式进入人们生活的多个方面，大的趋势是各个方面都将朝着当今新技术综合的方向发展.他们可以归结为两大类:音频，视频。但是现在多媒体的格式越来越多，比

19、较流行的多媒体格式就有十多种,他们音质画质参差不齐，便携式设备上可用的媒体播放器较C上的应用还有不小的差距。那些在电脑上运行的播放器经常因为操作环境等原因而不能在我们的机器上运行.这就凸显处软件移植的必要性，现在的手机大部分都带有嵌入式操作系统，这为我们软件的移植提供了一定程度的方便，我们完全可以把一款优秀的多媒体播放器软件如Mplye移植到手机上，它几乎支持几乎所有的音频视频文件，方便我们享受多媒体的乐趣.设计的主要目标任务这次设计的主要任务是将一款Liux下的开源多媒体播放器lyer从电脑上移植到arm平台上，实现一款软件可以跨平台运行的播放器。本设计主要研究了软件在不同平台上运行所需要的

20、条件,以及达到触屏操作所需要的一系列要求，并研究了应用程序是如何进行不同程序及资源间调度配合。本次设计最终达到触屏控制软件实现软件在原来环境下的功能等效果。可以流畅播放多种格式的视频音频文件。系统方案制定本系统分为两大部分:软件部分,硬件部分。软件部分包含经过arm交叉编译器编译生成的Mlaer可执行程序，limd解码库,触屏驱动源代码，以及rmlinuxcc交叉编译工具链，Wnos自带的超级终端，linu操作系统,Bootader，内核，根文件系统以及在Wnows下的连接工具，烧录软件等。硬件部分包括C2440开发板，串口线,并口线，LCD触摸屏,变压器，带串、并口的PC机。将bole，内核

21、，根文件系统烧录到SC240开发板上,在c机上完成主控程序编写,和交叉编译工作,然后将程序序放到开发板上测试,运行。本章小结本章首先对设计的功能进行分析,通过对开发环境以及开发语言的分析，得到的结论是开发环境完全可以支持设计的开发，接着对player的功能支持进行分析，结论是足以支持播放器的开发，最后在论证成功的情况下确定了一套可行的系统的方案.第3章 系统功能模块介绍本章首先详细的介绍了开发板的各个部件,然后介绍了三星的3C2440芯片，并介绍了用于实现播放器人机界面的显示器及触摸屏,最后系统的介绍软件是如何实现对应功能的。SC24开发板简介这里所用的C2440嵌入式系统开发板功能比较强大，

22、配备了完备的硬件资源和开发软件，开发板的结构如图3所示。图.1 开发板结构图S3C240是韩国三星公司推出的162位ISC微控制器,其CPU采用的是AM920T内核。电源电路实现了5v直流输入到33v、1.8v、1.2v输出转换的功能，为板上各功能模组的正常工作提供所需电压。通讯接口部分，板上提供了以SP、2C、RS32异步串行接口、USB转串口接口、US主/从通讯接口、太网接口等。多媒体的处理方面,开发板提供了TV输出、GA接口、摄像头接口、耳机喇叭输出接口、FT显示输出接口,在非易失性存储器方面，板上提供了8M的rfas和64M的Nandash存储器,还有SD卡接口，另外提供了ATA大容量

23、硬盘接口,可以扩充存储空间。S32440芯片特性简介S3C2芯片采用的是AR920T的芯片结构,它的结构如图3。2所示.图 3.2 芯片结构(ARM20T)3C240芯片参数S3C2440芯片的工作电压、操作频率、电源管理参数如下：1)具有PL时钟发生器,主频最高可达3M.2)内核。2V供电最高400M，1。3供电最高53。3)存储器支持1。V、2。5、3。V、3.V，I均支持33V供电。4)s3c2440为单机器周期执行指令集.具有电源管理功能，可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作,降低产品功耗。内核结构内核结构具有如下特点:1)采用ARMT内核，具有6KB指令Cace、1

24、6KB数据Cche和存储器管理单元U。2)指令高速存储缓冲器（I-ch），数据高速存储缓冲器(c）提高指令执行效率及数据存储效率，减少主存带宽和响应性带来的影响。3)加强的AM体系结构MU,用于支持winCE、linux等操作系统。4)内部高级微控制总线(AMBA）体系结构（MB2.0,AB/AB）。总线结构3C240芯片采用的是ARM92结构，ARM90T的总线结构如图33所示.图3。3 总线结构处理器通用模块1有60个中断源，可以设定1个为快速中断，其余为普通中断，有24个外部中断,可编程电平/边沿触发方式。个看门狗定时器、5个定时器、9个AT、个外部中断、4个DMA中断、2个RTC中断、

25、2个ADC中断、个IC、2个SI、个SD、2个USB、1个C、1个触摸屏中断、个电池故障、1个NAND、个摄像头、1个97。处理器通用模块23个通道的AT，带有16字节的TX/RX F,支持IDA1.0功能。通道的10位A/D转换器,最高速率可达500kPS、提供有触摸屏接口。具有130个通用I/O口。有4个具有PM功能的位定时器和1个1位内部定时器。看门狗定时器。存储器接口sr、sdram、nrfash、NANDflas、外部存储器控制器，可扩展8组,每组128MB，总容量达1GB、支持NandFlas作为启动存储器及数据存储器、支持最高达26M的SDRAM存储器接口、支持NO FLASH、

26、SRAM存储器接口、4通道的DM，并且有外部请求引脚。外围总线接口位地址总线、8/1632位可编程数据总线、控制总线，具有通道的PI、个通道的IIC串行总线接口和1个通道的IIS音频总线接口，有2个USB主机总线端口,1个UB设备总线端口,兼容MMC的SD卡接口.人机接口带有四线电阻式触摸屏接口，有LC控制器，支持4色的T和256色的F,配置有D通道，支持多种屏幕尺寸，典型的屏幕尺寸有4480,20*32，1610,集成Cm摄像头控制器，具有日历功能的RTC。LCD模块介绍电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点（，Y）的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多L模块都采用了电阻式触

27、摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构,薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO（纳米铟锡金属氧化物)涂层，IO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的O，经由感应器传出相应的电信号,经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值,而完成点选的动作,并呈现在屏幕上.原理:触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或

28、手指进行按压）足够大时，顶层与底层之间会产生接触.所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压.分压器通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻连接正参考电压，下面的电阻接地.两个电阻连接点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接REF，另一边接地.同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此,在未偏置层上测得

29、的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。触摸屏结构主要由部分构成:1)信号输入通道2)触摸屏接口3)8转1切换开关4)中断信号发生器5)AD转换器6)控制逻辑软件模块介绍1)子进程：在子进程中：启动plyer，参数规定通过命名管道进行通信。Mlyer会自动从命名管道中读取主进程发来的命令。Mplaer发出的内容通过把标准输出重定向到命名管道中，父进程通过读管道就可以读到payer发出的信息。然后在父进程实现任务调度及调用各用户界面显示模块来实现信息同步的功能。2)父进程：1进行相应的窗口创建，界面的初始化。(把歌曲列表显示到屏幕上)2检测触摸屏,通过返回按键，向命名管道写命令.3开线程:给Mpe发获取歌曲播放进度的命令。4开线程2：读命名管道，即读Mplaer发来的信息。5开线程：解析收到的Mplye发来的信息。、4、5步实现播放进度条所需信息的获得.（获取进度信息后进行相应的界面处理）驱动程序模块:CD驱动、触摸屏驱动、键盘驱动、音频驱动Ln内核：内核是负责创建和终止进程和处理与他们和外界联系（