（计算机应用技术专业论文）嵌入式移动流媒体播放系统构建及qos优化.pdf

山东人学硕i 。学位论义 中文摘要 随着网络带宽的飞速提升，利用可移动设备接收查看多媒体信息已经成为人 们的迫切需求。传统多媒体文件通常体积很大，下载需要很长时间，而且只能先 下载，存储在存储器上之后再播放，费时费力，并不能适合可移动设备这类嵌入 式设备系统c p u 处理能力弱和存储容量小的特点。流媒体的出现改变了这种状 况，它不需要下载整个文件就可以在向播放器传输的过程中开始播放，一边下载 一边播放，它的这个特点，极大减小了开始播放需要等待的时间以及减小了对接 收端存储容量的需求，非常符合嵌入式系统c p u 处理能力弱和存储容量小的特 点。且伴随着电子技术、无线通讯以及计算机网络研究的深入与应用的拓展，基 于嵌入式系统的无线局域网络功能的应用同益广泛。从网络浏览、网络短信、i p 电话到实时视频通讯、移动流媒体，使得无线局域网络应用逐渐成为嵌入式系统 研究与应用的关注重点。 本文所阐述的嵌入式移动流媒体播放系统实现了无线局域网内可进行流媒 体播放的便携式软硬件设备系统，详细讲述了该嵌入式移动流媒体播放系统的硬 件模块构建和软件模块构建。该系统使用先进的符合i e e e 8 0 2 1l b g 标准的u s b 无线网卡，可实现集中控制式和对等式两种工作模式，传输速率自适应，最高可 达5 4 m b p s ，支持无线漫游功能，可在不同的( 无线) 访问接入点a p ( ( w i r e l e s s ) a c c e s sp o i n t ) 间移动，且网络连接不中断，传输距离为室内最远1 0 0 米，室外 最远3 0 0 米。 从硬件方面，该移动流媒体播放系统采用先进的a r m 处理器$ 3 c 2 4 4 0 a 作为 核心，其具有丰富的接口模块，包括本系统中所用到的大量g p i o 口、i i s 数字 音频接口、l c d 控制器接口、u s b 接口及无需外围电路的触摸屏接口，外围共由 音频播放子系统、视频播放子系统、无线入网子系统及人机交互子系统四大模块 构成，分别由音频编解码器、t f tl c d 显示器、u s b 接口无线网卡、四线电阻式 触摸屏与$ 3 c 2 4 4 0 a 相应的接口模块构成，本文详细地描述了各子系统硬件连线、 控制寄存器的配置及嵌入式l i n u x 操作系统中驱动程序的编写及移植。 流媒体协议族由实时流协议r t s p 、实时传输协议r t p 、实时传输控制协议 r t c p 、会话描述协议s d p 组成，在流媒体播放系统中分别充当了远程控制、数据 传输、监视反馈和信息描述的角色。而流媒体被封装于流媒体文件中，主要有 a s f 、r m 等流媒体文件格式，数据包式架构的流媒体文件格式才能实现流媒体文 件边下载边播放的特点。流媒体中绝大多数包含了音视频等多媒体数据，若不经 过编码压缩，很难及时的完成网络上的传输，所以在播放多媒体之前要对其进行 相应的解码解压缩才可。从软件方面，以m i n i g u i 嵌入式用户界面系统为基础， 其封装了视频播放子系统和人机交互子系统，其上编写的移动流媒体播放系统封 装了音频播放子系统及以无线网卡为网络接口的s o c k e t 编程接口，以多线程的 方式实现上述的流媒体协议族、流媒体文件格式解析及音视频解码，最终实现音 视频流的同步播放。并且在原有数据缓冲区长度的度量方法上又添加了解码速率 的条件因子，使流媒体的播放能够更加流畅。 关键词流媒体；移动；$ 3 c 2 4 4 0 a ；嵌入式l i n u x 山东人学硕i j 学位论文 曼曼曼! 曼! 鼍皇鼍曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼皇皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼鼍曼曼! ! 曼曼曼曼曼! 曼曼! 曼! 皇! 曼曼! ! 曼皇曼量曼! 曼曼! ! 曼皇i= o 蔓 a b s t r a c t w i t ht h er a p i du p g r a d i n go fn e t w o r kb a n d w i d t h ，b ym a k i n gu s eo fm o b i l ed e v i c e s t or e c e i v ea n dv i e wm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o nh a sb e c o m et h ep e o p l e su r g e n tn e e d s t r a d i t i o n a lm u l t i m e d i af i l e su s u a l l yh a v eav e r yh e a v yv o l u m e ，d o w n l o a d i n gt h e m t a k e sal o n gt i m ea n dc a no n l yb ed o w n l o a d e d ，s t o r e di nm e m o r ya n dt h e np l a y e d ， t i m e - c o n s u m i n ga n dl a b o r i o u s ，a n ds h o u l dn o tb es u i t a b l ef o rm o b i l ed e v i c e ss u c h e m b e d d e dd e v i c es y s t e m sw h i c hh a v ew e a kc p ua n ds m a l lc a p a c i t ys t o r a g e t h e a p p e a r a n c eo fs t r e a m i n gm e d i ah a sc h a n g e dt h i ss i t u a t i o n ，i td o e sn o tn e e dt ob e d o w n l o a d e de n t i r e l ya n dc a ns t a r tt ob ep l a y e dw h i l eb e i n gt r a n s m i t t e dt ot h e p l a y e r s ， i t st h i sf e a t u r e , w h i c hg r e a t l yr e d u c e st h er e q u i r e dw a i t i n gt i m et os t a r tt op l a ya n d t h er e q u i r e ds t o r a g ec a p a c i t yo nt h er e c e i v i n ge n d ，v e r ym u c hi nl i n ew i t he m b e d d e d s y s t e m sw h i c h h a v ec p uw i t hp o o ra b i l i t ya n ds m a l lc a p a c i t ys t o r a g e a n da l o n gw i t h t h ei n d e p t hr e s e a r c ha n dw i d e n i n ga p p l i c a t i o no ft h ee l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n sa n dc o m p u t e rn e t w o r k ，t h ea p p l i c a t i o no fw i r e l e s sl a nf u n c t i o n b a s e do ne m b e d d e d s y s t e m si n c r e a s i n g l yw i d e s p r e a d s f r o mt h ew e bb r o w s e r , n e t w o r km e s s a g e ，i pp h o n et or e a l - t i m ev i d e oc o m m u n i c a t i o n s ，m o b i l es t r e a m i n g m e d i a ，w i r e l e s sl a na p p l i c a t i o n sg r a d u a l l yb e c o m er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o nf o c u so f e m b e d d e ds y s t e m s t h i sa r t i c l ed e s c r i b e st h ee m b e d d e dm o b i l es t r e a m i n gm e d i a p l a y e rs y s t e mw h i c h i m p l e m e n t e dap o r t a b l es o f t w a r ea n dh a r d w a r ee q u i p m e n ts y s t e mw h i c hc a np l a yt h e s t r e a m i n gm e d i aa m o n gt h ew i f e l e s sl a n ，c o n t a i n sad e t a i l e da c c o u n to ft h e e m b e d d e dm o b i l es t r e a m i n gm e d i ap l a y e rs y s t e m sh a r d w a r em o d u l e sa n ds o f t w a r e m o d u l e sc o n s t r u c t i o n t h es y s t e mu s e da d v a n c e du s bi n t e r f a c ew i r e l c s sc a r dw h i c h i si nl i n ew i t ht h ei e e e 8 0 2 1lb gs t a n d a r d ，c a l la c h i e v ei n f r a s t r u c t u r ea n da d h o e t w ow o r k i n gm o d e , h a sa d a p t i v et r a n s m i s s i o nr a t eu pt o 5 4 m b p s ，s u p p o r t st h e w i r e l e s sr o a m i n gf u n c t i o n , c a l lm o v eb e t w e e nd i f f e r e n ta pa n dt h en e t w o r k c o n n e c t i o ni sn o ti n t e r r u p t e d ，h a st h et r a n s m i s s i o nd i s t a n c ef o rt h ef a r t h e s ti n t e r i o r 10 0m e t e r s ，o u t d o o r3 0 0m e t e r sf a ra w a y f r o mt h eh a r d w a r e ，t h em o b i l es t r e a m i n gm e d i ap l a y e rs y s t e mu s e da d v a n c e d a r m p r o c e s s o r $ 3 c 2 4 4 0 aa sac o r e , w h i c hh a sr i c hi n t e r f a c em o d u l e s ，i n c l u d i n gt h e 3 山东人学硕l 学位论文 s u b s t a n t i a lg p i op o r t ，i i sd i g i t a la u d i oi n t e r f a c e , l c dc o n t r o l l e ri n t e r f a c e ，u s b i n t e r f a c ea n dt o u c hp a n e li n t e r f a c ew i t h o u tn e e d i n gt h ee x t e r n a lc i r c u i tw h i c ha r e u s e di nt h es y s t e m ，t h ee x t e r n a lp a r ti n c l u d e da u d i op l a y e rs u b s y s t e m ，v i d e op l a y e r s u b s y s t e m ，p e o p l e m a c h i n ei n t e r a c t i v es u b s y s t e ma n dw i r e l e s sn e t w o r ks u b s y s t e m f o u rm o d u l e s ，r e s p e c t i v e l y , c o m p r i s e dt h ea u d i oc o d e c ，t f tl c dd i s p l a y , w i r e l e s s c a r dw i t hu s bi n t e r f a c e ，f o u r - w i r er e s i s t i v et o u c hs c r e e na n dt h ec o r r e s p o n d i n g i n t e r f a c em o d u l eo f $ 3 c 2 4 4 0 a ，t h i sa r t i c l ed e s c r i b e si nd e t a i lt h eh a r d w a r e c o n n e c t i o n , t h ec o n f i g u r a t i o no fc o n t r o lr e g i s t e r , p r o g r a ma n dt r a n s p l a n td r i v e r si n e m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e ml i n u xo f e a c hs u b s y s t e m s t r e a m i n gm e d i ap r o t o c o l sc o m p r i s er e a l - t i m es t r e a m i n gp r o t o c o lr t s p , r e a l - t i m et r a n s p o r tp r o t o c o lr t p , r e a l - t i m et r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c o lr t c pa n d s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o ls d p , i nt h es t r e a m i n gm e d i ap l a y e rs y s t e ms e p a r a t e l yt o s e r v ea st h er o l eo fr e m o t ec o n t r o l ，d a t at r a n s m i s s i o n ，m o n i t o r i n ga n df e e d b a c k , i n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o n t h es t r e a m i n gm e d i ai sp a c k a g e di nt h es t r e a m i n gm e d i af i l e ， t h em a i na s f , r m ，s u c ha ss t r e a m i n gm e d i af i l ef o r m a t ，p a c k e t s t y l ea r c h i t e c t u r eo f t h es t r e a m i n gm e d i af i l ef o r m a t sm a k e ss t r e a m i n gm e d i af i l ec a nb ed o w n l o a d e d w h i l eb e i n gp l a y e d t h em a j o r i t yo fs t r e a m i n gm e d i ac o n t a i n sa u d i oa n dv i d e o ，s u c h a sm u l t i m e d i ad a t a , w i t h o u tg o i n gt h r o u g ht h ep r o c e s so fc o d i n g ，i ti sd i f f i c u l tt o c o m p l e t et h er e a l t i m en e t w o r kt r a n s m i s s i o n ，s op r i o rt ob e i n gp l a y e dt h ev i d e oa n d a u d i od a t as h o u l db ed e c o d e da n dd e c o m p r e s s e d f r o mt h es o f t w a r e ，b a s e do n m i n i g u le m b e d d e du s e ri n t e r f a c es y s t e m ，w h i c hp a c k a g e dv i d e op l a y e rs u b s y s t e m a n di n t e r a c t i v es u b s y s t e m ，w ep r o g r a m m e dt h em o b i l es t r e a m i n gm e d i ap l a y e rs y s t e m w h i c hp a c k a g e dt h ea u d i op l a y e rs u b s y s t e ma n ds o c k e tp r o g r a m m i n gi n t e r f a c e b a s e do nt h ew i r e l e s sc a r dn e t w o r ki n t e r f a c e ，a n dw h i c hr e a l i z e dt h ea b o v ep r o t o c o l s o fs t r e a m i n gm e d i a 、s t r e a m i n gm e d i af i l ef o r m a t sa n a l y s i s 、a u d i oa n dv i d e od e c o d i n g b ym u l t i t h r e a d e da p p r o a c h , a n d ，a u d i oa n d v i d e os t r e a m i n gf i n a l l ya c h i e v e d s y n c h r o n o u sp l a y b a c k a n db a s e do nt h eo r i g i n a ld a t ab u f f e rl e n g t hm e a s u r e m e n t m e t h o d ，w ea d d e dt h ec o n d i t i o nf a c t o rd e c o d i n gr a t e , s ot h a ts t r e a m i n gm e d i ac a nb e p l a y e dm o r ef l u e n t 4 k e y w o r d ss t r e a m i n gm e d i a ；m o b i l e ；s 3 c 2 4 4 0 a ；e m b e d d e dl i n u x 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：基墓坌毯e t期：迎笙垒丝 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 塞奎蛰导师签名： 1 1 论文研究背景 第1 章绪论 流媒体可以一边传输一边播放的特点，极大减小了开始播放需要等待的时间 以及减小了对接收端存储容量的需求。随着i n t e r n e t 的普及和带宽的提升，流 媒体得到了越来越广泛的应用。 网络空中接口带宽的增加为流媒体业务的开展提供了良好的基础，结合无线 系统不受时间、地点限制的特点，使得移动流媒体业务更具吸引力。移动流媒体 作为未来移动数据的主要应用已经开始在世界范围内迅速发展，有广泛的应用前 景。基于上述对移动流媒体前景的展望，开发出一套嵌入式移动流媒体播放系统 就是一件非常有现实意义的事情。 1 2 论文主要内容 此系统以先进的a r m 微处理器$ 3 c 2 4 4 0 a 为核心，嵌入式l i n u x 操作系统为 基础平台进行搭建，本文将整个嵌入式移动流媒体播放系统的构建从下往上、从 硬件搭构到软件设计逐层描述。详细介绍了$ 3 c 2 4 4 0 a 微处理器的特性及优势， 剖解了整个嵌入式移动流媒体播放系统的环境搭建及基本功能模块的构建，包含 了交叉编译及调试环境的搭建、移动流媒体播放系统中的音频播放子系统软硬件 搭建、视频播放子系统软硬件搭建、无线入网子系统的移植及使用、人机交互子 系统的软硬件搭建，讲解了在视频播放子系统和人机交互子系统的基础上嵌入式 图形用户界面系统m i n i g u i 的移植及使用，再以m i n i g u i 为基础编写流媒体播放 系统软件，以多线程机制自上而下实现了r t s p r t p r t c p s d p 流媒体协议族、 a s f r m 等广泛流媒体文件格式解析、音视频解码及音频视频的同步播放，基本 能流畅播放大部分音视频编码的流媒体，为了提高流媒体播放的服务质量 o o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e s ) ，提出了对数据缓冲区长度的改良估算方法，在后文 中将会有详细的描述。 1 3 论文组织结构 本文的重点在于嵌入式移动流媒体播放系统的软硬件搭建及o o s 的改善。根 5 山东人学硕i ：学位论文 据课题所涉及的主要研究工作，本论文的内容主要由以下几个章节： 第一章绪论说明本文的研究背景、主要内容及组织结构。 第二章概括介绍嵌入式移动流媒体播放系统的系统硬件及软件模块构建。 第三章介绍嵌入式移动流媒体播放系统的调试环境及搭建。 第四章详细介绍嵌入式移动流媒体播放系统的四大基础功能模块的硬件连 线、控制寄存器设置及嵌入式l i n u x 操作系统中驱动程序的编写及移植，包括音 频播放子系统、视频播放子系统、人机交互子系统及无线入网子系统。 第五章详细介绍m i n i g u i 嵌入式用户界面系统在嵌入式l i n u x 操作系统上的 移植及m i n i g u i 应用程序交叉编译环境的搭建。 第六章先是介绍流媒体协议族r t s p r t p r t c p s d p 的规范及作用，然后介绍 a s f 、r m 两种流行的流媒体文件格式，接着对m p e g 等编码格式做简短的说明， 主要是对音视频解码库的移植，在此基础之上，来阐述以m i n i 6 u i 图形界面应用 程序为基础的流媒体播放系统的软件系统整体设计及实现，描绘主要程序流程 图，并对q o s 性能的改善做说明。 总结与展望总结全文所做的工作并提出本系统中有待改进及提高的方面。 山东人学硕l j 学位论文 曼i _ i i 曼曼曼曼曼皇曼曼! 曼曼皇曼皇皇曼皇曼! 皇曼! 曼曼曼量! ! 曼曼! 曼曼! 曼曼! ! 皇! 曼曼曼蔓曼曼曼曼曼曼! 曼曼! ! 曼! 曼皇 第2 章嵌入式移动流媒体播放系统的整体构架 2 1 系统硬件模块构建 2 1 1 系统硬件模块框图 2 1 2 系统硬件模块简介 图2 - 1 系统硬件模块框图 整个系统的硬件实现以s a m s u n g 公司出品的高性能a r m 微处理器$ 3 c 2 4 4 0 a 为核心，由四大模块组成，分别是嵌入式移动流媒体播放系统中的音频播放子系 统、视频播放子系统、人机交互子系统及无线入网子系统。其中，音频播放子系 统是由$ 3 c 2 4 4 0 a 的i i s 数字音频总线接口与p h i l i p s 出品的u d a l 3 4 1 t s 音频编 解码器构成；视频播放子系统由$ 3 c 2 4 4 0 a 的l c d 控制器与s h a r p 公司出品的 l q 0 8 0 v 3 d g 0 1 型号t f tl c d 显示器构成；人机交互子系统是由$ 3 c 2 4 4 0 a 的直连 触摸屏接口与t o u c h k i t 品牌的s x 一0 8 0 一w 4 r f b 型号的8 寸四线电阻式触摸屏组 成；无线入网子系统由$ 3 c 2 4 4 0 a 的u s bh o s t 接口与f a s t 公司出品的f w 5 4 u 型 号的u s b 接口无线网卡组成，而连入i n t e r n e t 是通过f a s t 公司出品的f w 5 4 r 型号的无线路由器。 7 2 2 系统软件模块构建 2 2 1 系统软件模块框图 2 2 2 系统软件模块简介 图2 2 系统软件模块框图 嵌入式移动流媒体播放系统的软件构成是以已经移植至$ 3 c 2 4 4 0 a 上的嵌入 式l i n u x 操作系统为基础平台进行搭建，包括该系统中的视频播放子系统、音频 播放子系统、人机交互子系统、无线入网子系统四大模块的嵌入式l i n u x 操作系 统内核驱动程序编程及移植，在f r a m e b u f f e r 设备文件和d e v t s 触摸屏设备文 件的基础上移植了m i n i g u i 嵌入式用户界面系统，用于编写流媒体播放控制界 面，在以消息循环机制为主的嵌入式移动流媒体播放系统的m i n i g o i 图形界面应 l h 东人学i 矛! l j 学位论文 用程序中，融合了以d e v s o u n d d s p 音频设备文件进行音频播放，以无线入网 模块为接口的s o c k e t 套接字来进行网络数据的接收和传送，并且实现了从上至 下播放流媒体的三个必需环节，即r t s p r t p r t c p s d p 协议解析及通信、流媒体 文件格式解析、音视频解码，最终实现音视频的同步播放。 2 3 系统核心模块 2 3 1 $ 3 c 2 4 4 0 a 处理器特性 三星公司推出的1 6 3 2 位r i s c 微处理器$ 3 c 2 4 4 0 a 1 1 1 ，为手持设备和一般类 型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。 $ 3 c 2 4 4 0 a 采用a r m 9 2 0 t 的内核，0 1 3 u r n 的c m o s 标准宏单元和存储器单元。 其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。 它采用高级微控制器总线架构a m b a ( a d v a n c e dm i c r oc o n t r o ll e rb u sa r c h it e c t u r e ) ，a m b a 规范主要包括了a h b ( a d v a n c e dh i g hp e r f o r m a n c eb u s ) 系统总线和 a p b ( a d v a n c e dp e r i p h e r a lb u s ) 外围总线。a r m 9 2 0 t 实现了存储器管理单元 m m u ( m e m o r ym a n a g e m e n tu n it ) ，a m b ab u s 和h a r v a r d 高速缓冲体系结构，这一 结构具有独立的1 6 k b 指令c a c h e 和1 6 k b 数据c a c h e ，每个都是由具有8 字长的 行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，$ 3 c 2 4 4 0 a 减少整体系统成本，而 且无需配置额外的组件。 $ 3 c 2 4 4 0 a 集成如下片上功能：微处理器a r m 9 t d m i 具备1 2 v 内核供电， 1 8 v 2 5 v 3 3 v 储存器供电，3 3 v 外部i 0 供电，周边具备1 6 k b 指令 c a c h e ( i - c a c h e ) 和1 6 k b 数据c a c h e ( d - c a c h e ) 删u ；外部储存控制器( s d r a m 控制 和片选逻辑) ；集成1 通道l c d 专用d m a 的l c d 控制器；4 路拥有外部请求引脚 的d m a 控制器；3 路u a r t ( i r d a l 0 ，6 4 字节t xf i f o ，6 4 字节r xf i f o ) ；2 路 s p i ；i i c 总线接口( 多主支持) ；i i s 音频编解码器接口；a c 9 7 编解码器接口； 1 o 版s d 主接口，兼容2 1 l 版m m c 接口；2 路u s b 主机控$ i j 1 路u s b 设备 ( v e r l 1 ) ；4 路p 删定时器和1 路内部定时器看门狗定时器；8 路l o 比特a d c 和触摸屏接口；具有日历功能的r t c ；摄像头接口( 支持最大4 0 9 6 x 4 0 9 6 像素的 输入，2 0 4 8 x 2 0 4 8 像素缩放输入) ：1 3 0 个通用i o ，2 4 个外部中断源：电源控制 有正常，慢速，空闲，睡眠四种模式；带p l l 的片上时钟发生器。工作电压：内 核为3 0 0 m h z i 2 0 v ，4 0 0 m h z i 3 0 v ；储存器为1 8 v 2 5 v 3 o v 3 3 v ：i o 为3 3 v 。 9 山东大学硕i 学位论丈 操作频率：主频4 0 0 m h z ，可倍频到5 3 3 m h z 。封装：2 8 9 - f b g a 。 2 3 2 目标板配置 1 基本模块 1 ) s d r a m 存储器：主板包含6 4 m bs d r a m 。由两片1 6 位数据宽度的s d r a m 存储器组成，地址从o x 3 0 0 0 0 0 0 0 0 x 3 3 f f f f f f 2 ) f l a s h 存储器：主板包含3 2 m bn o rf l a s h 存储器和8 m bn a n df l a s h ， n o rf l a s h 内部存放启动代码b o o t l o a d e r 、l i n u x 内核映像、i i s 测试 声音文件等。其数据宽度为3 2 位，地址从：0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x 0 1 f f f f f f ； n a n df l a s h 中包含一个c r a m f s 文件系统，在l i n u x 中使用 3 ) 串行通讯口：主板包含1 个u a r t 接口：u a r t o 用作r s 2 3 2 串行接口。u a r t o 在b o o t l o a d e r 、嵌入式l i n u x 中用于人机交互( 通过超级终端) 以及文件 传输 4 ) i i s 录放音接口：主板有一个可以基于d m a 操作的i i s 总线接口，可进 行立体声录放音 5 ) 8 通道1 0 一b i ta i ) c 6 ) 两通道通用d m a ，两通道具有外部请求引脚的外设d m a 7 ) 复位按键：按键用于c p u 复位 8 ) 4 个七段数码管：4 个共阳七段数码管 9 ) 4 个l e d 跑马灯：可独立软件编程 1 0 ) 外部中断测试：一个按键用于外部中断0 的测试 1 1 ) 3 个p 1 j l m 定时器和一个内部定时器 1 2 ) 看门狗定时器 2 通讯模块 1 ) 以太网通讯接口：i o m 以太网卡 2 ) u s b 接口：一个u s b h o s t 接口，可以挂接u 盘、u s b 鼠标、u s b 摄像头、 u s b 无线网卡等u s b 设备，遵循u s b l 1 标准 3 人机交互模块 1 ) l c d 引线接口 2 ) 触摸屏引线接口 3 ) 键盘接口 山东人学硕f ：学位论文 第3 章嵌入式移动流媒体播放系统的调试方案 3 1 系统的调试方案的硬件构成 夕 ，vv 图3 - 1 系统调试组图 如上图所示，硬件方面，宿主p c 机网口通过网线接入无线宽带路由器，目标 板网口也通过网线接入无线宽带路由器，无线宽带路由器再接入i n t e r n e t ，宿主 p c 机与目标板通过串口线相连。无线宽带路由器拥有宽带路由器的全部功能，可 使宿主机p c 及目标板共享上网。 无线路由器的内网i p 地址为1 9 2 1 6 8 1 1 ，将p c 机的l i n u x 操作系统中的网络 i p 地址设置为1 9 2 1 6 8 1 6 。在目标板上首先运行操作系统引导程序 b o o t l o a d e r 2 1 ，然后是嵌入式l i n u x 操作系统，两者的i p 地址在两者启动后要设 置为1 9 2 1 6 8 1 7 ，这样宿主机与目标板才能位于同一网段内，有利于调试及简 单文件传输协议t f t p ( t r i v i a lf il et r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 【2 1 、分布式文件系统 n f s ( n e t w o r kf i l es y s t e m ) 1 2 】等网络协议的运行。宿主p c 机与目标板通过串口线 相连，因为b o o t l o a d e r 及嵌入式l i n u x 操作系统的控制台都默认为串口，在各自 的串口通信界面中输入命令可操控b o o t l o a d e r 及嵌入式l in u x 。 对于一个嵌入式系统来说，可能有的包括操作系统，有的小型系统也可以只 包括应用程序，但是在这之前都需要b o o t l o a d e r 为它准备一个正确的环境。在基 于a r m 9 2 0 t 核的嵌入式系统中，系统在上电或复位时将从地址o x 0 0 0 0 0 0 0 0 开始执 行，而在这个地址处安排的通常就是系统的b o o t l o a d e r 程序。在本系统中， b o o t l o a d e r 采用u - b o o t1 1 1 【2 】，通过烧写工具写入本系统的o x 0 0 0 0 0 0 0 0 地址 处。该u - b o o t1 1 1 中已经包含t f t p 客户端，并且已经完成了移植。 1 1 【j 东人学硕f j 学位论文 3 2 系统的调试方案的搭建和流程 图3 2 系统调试流程示意图 如上图所示，在进行嵌入式l i n u x 操作系统内核及应用程序调试前，在宿主 机l i n u x 端进行如下准备工作： 1 ) 安装一台装有指定操作系统的p c 机作宿主开发机，对于嵌入式l i n u x ， 2 ) 3 ) 4 ) 5 ) 6 ) 宿主机上的操作系统一般使用r e d h a tl in u x 。本系统采用r e d h a t9 0 配置t f t p 服务器，默认目录为t f t p b o o t 配置n f s 服务器，将目录t f t p b o o t 添加成n f s 服务器的共享目录 关闭所有的防火墙设置，运行s e t u p 命令，去掉s y s t e ms e r v i c e s 中的 i p c h a i n s 和i p t a b l e s 两项服务。然后选择f i r e w a l lc o n f i g u r a t i o n ， 选中n of i r e w a l l 设置m i n i c o m ，在l i n u x 操作系统下，使用m i n i c o m 作为超级终端，因 此首先必须正确配置超级终端。运行m i n i c o m s 命令，按照提示选择 11 5 2 0 0 波特率，8 位数据位，一位停止位，无奇偶校验 安装嵌入式l i n u x 交叉编译工具a r m - l i n u x - g c c ，安装目录为 u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 ， 7 ) 安装嵌入式l i n u x 操作系统源代码，该源代码已经完成移植，安装目录 为r o o t lin u x 8 ) 进入目录r o o t l i n u x ，运行m a k em e n u c o n f i g 命令，进行配置，然后 运行m a k ez l m a g e 命令，重新编译内核，产生新的内核镜像文件z l m a g e ， 将z l m a g e 文件拷贝到目录t f t p b o o t 下 东人宁硕卜学位论文 曼曼! 曼! i i ii _ i 鼍曼! 曼曼皇! 曼! 曼! 蔓曼苎曼曼曼! 曼! 曼曼 9 ) 将r a m d i s k 盘压缩文件r a m d i s k g z 拷贝到目录t f t p b o o t 下 1 u - b o o t 运行时 u - b o o t 与宿主l i n u x 是通过串口交互通信的。给目标板上电，o - b o o t 启动 后，进入u - b o o t 命令行界面，在m i n i c o m 中会出现2 4 4 0 # 命令提示符，敲入命 令即可。 1 ) p r i n t e n v 打印所有的环境变量，其中有i p a d d r 及s e r v e r i p 两项， 分别是当前b o o t l o a d e r 的i p 地址及t f t p 服务器的地址，看到它们的 值并不是我们想要的，所以要重新进行设置 2 ) s e t e n vi p a d d r1 9 2 1 6 8 1 7 一一将b o o t l o a d e r 的i p 地址更改为 1 9 2 1 6 8 1 7 3 ) s e t e n vs e r v e r i p1 9 2 1 6 8 1 卜将b o o t l o a d e r 的t f t p 服务器更改 为1 9 2 1 6 8 1 6 。当键入t f t p 命令进行传输文件时，就会找到宿主机 l i n u x 的t f t p 根目录t f t p b o o t ，将里面的同名文件拷贝到目标板的指 定地址 4 ) 仅这样设置，在重启b o o t l o a d e r 时，被改变的环境变量又恢复原来的 值。因为我们的修改仅是更改d r a m 中的b o o t l o a d e r 的拷贝，在重启后， d r a m 中的数据全部丢失，固件中的b o o t l o a d e r 又将自身拷贝到d r a m 中，所以要将修改保存到固件中，再重启后，环境变量的值就不再改变 s a v e e n v 一喵修改的环境变量保存至固件b o o t l o a d e r 中 5 ) t f t p3 0 8 0 0 0 0 0r a m d is k g z 将r a m d is k g z 拷贝到地址0 x 3 0 8 0 0 0 0 0 6 ) t f t p3 0 0 0 8 0 0 0z l m a g e _ 喵z i m a g e 文件拷贝到地址0 x 3 0 0 0 8 0 0 0 7 ) g o3 0 0 0 8 0 0 0 一启动嵌入式l in u x 操作系统 2 嵌入式l i n u x 操作系统运行时 1 ) 进入嵌入式l i n u x 操作系统的命令行界面，即s h e ll 命令行界面，在 m i n i c o m 中会出现# 命令提示符，敲入命令即可 2 ) i f c o n f i ge t h o1 9 2 1 6 8 1 7 命令将嵌入式l i n u x 操作系统的i p 地址修改为1 9 2 1 6 8 1 7 3 ) m o u n t1 9 2 1 6 8 1 6 ：t f t p b o o t m n t n f s 命令将宿主l i n u x 的文件 夹tf t p b o o t 挂到目录m n t n f s 下，事先将可执行应用程序拷贝到该目 录下，就可在嵌入式l i n u x 操作系统中运行它们 【j i 东人学顾f 学位论文 第4 章嵌入式移动流媒体播放系统各个功能模块的设计和实现 时钟频率的选择是整个嵌入式系统的关键和基础。$ 3 c 2 4 4 0 a 时钟控