（生物医学工程专业论文）基于omap的pmp软件设计.pdf

堑婆盔堂亟堂焦迨塞 a b s t r a c t p m pi san e wc o n s u m e re l e t m n i c se n t e r t a i n m e n tp m d u c t i nt h i s t h e s i sw e i t r o d u c cas o l u t i o nb a s e do na o m a pf a l n i l yd u a l - c o r ep m c e s s o rd m 2 7 0 a dt h e d e t a i l so fi t ss o f t w a r ed e s i g na r ed i s c u s s e d c h a p t c r1i n v e s t i g a t e st h ec i l r r e n tm a r k e ts t a t u so fp m p ，a n di n t r o d u c e ss e r v e r a l p m ps o l u t i o sa sw e l la st h e i rd i 蠡f c r c n c e c h a p e r2 百v e sab i i e fv i e wo f1 r i so m a p f a m i l ya n dt h e i rr o a d m a p s ，t h e np m v i d e si n f o m a t i o na b o u tt h em u l t i m e d i a p r o c c s s o r t m s 3 2 0 d m 2 7 0t h a tw eu s ei n t h i st h e s i s c h 印t c r3r c v i e w sl m o w l e d g e so f c o m b j n a t j o n so fa u d i o ，v i d e oc o d e c s c h a p t c f4d i s c u s s e st t l em q u i r e m e n t so fo l i r s o l u d o 髓d 酉v e sa b r i e fh a r d w a r ed c s i g nb 鹤e do nt l l e s ct e q u i r c m e n t s c h a p t c r5d c s i 俨st h es o f t w a r cd e t a i l s f i r s tw es e l e c ta 印p l i c a t i o n 丘栅e w o i ko n w h i c ht h ew b o l ep f o j e c ti sb u i h s 删w ed i v i d et h ee n t i r ep r o j e c ti n t o l o d u l e s ， 蛆dm o d u l e si n 幻l a y e r s 1 1 l w ei n t r o d u c e ss e r v e r a ls p e c j a lt e c h n i q u e su s e di n i m p l e m e n t a t i o n ( m p a t e r6i sa t o u th o ww ea c t a l l ym a n a g c d t ow o f k o u t0 u rd c s i g n n sa b o u t s o 脚a r ed e v d 叩i n gm a i i a g e m e n t b yu s i n gt h o s e3g f e a tt 0 0 l st o g c t l l e ra i i dc a y i n g o u td e v e l o p m gc f i t e r 主0 n st h l 0 u g h o u tt h cp m c e s s ，c 伽a l l ym a d ei tt ot h em a r k c t k e y w o r d s ：p m bm e d i ap l a y e r ，v i d e or e r d e r ，m l l i t i l i l e d i ap m o e s s i n 舀e m b b e d s y s t 咖，o m a ed m 2 7 0 ，c v s ，b u g f r c e 期堑盍堂亟堂笪丝塞 1 1引言 第一章绪论 在i t 技术高速发展的推动下，手机、数码相机、m p 3 、d v d 、液晶电视、 宽带网络的迅速普及，人们可以轻松体验震撼的家庭影院、使用便利的无线通讯 和享受无处不在的随身音乐。 便携式视频技术与通讯、计算机和消费类电子技术的集成是一种必然趋势。 人们在移动视频产品方面作出了各种努力，视频正在变的像音乐一样可以随身携 带，适应了当今人们对于移动视频越来越多的需求，便携式视频产品逐渐进入人 们的生活。 便携式视频技术是当前的热门话题，各大半导体芯片供应商、嵌入式操作系 统与视频编解码方案供应商、上下游产业链的配套供应商、生产厂商和销售渠道 都对于便携式产品投入极大的热情。 目前主要的便携式视频产品主要有：便携式d v d ( p o r t a b l ed v d ) ，彩屏m p 3 ， 带m p e g 4 功能的m p 3 ，m p 4 手机和p m p 。 ( 1 ) 便携式d v d ( p o r t a b l ed v d ) 体积大，功耗高，是准便携式设备。 一般采用7 英寸或8 英寸模拟屏，分辨率为4 8 0 x 2 3 4 象素，显示画面不够 清晰细腻。 屏幕的背光方式多采用c c f l ，背光所消耗的功率可达3 w ，加上机芯、解 码芯片、内置大功率扬声器的功耗，便携式d v d 需要大容量的电池。 ( 2 ) 彩屏m p 3 体积小巧，可以播放照片和特定格式的短片。 一般基于o l e d 屏幕，尺寸在1 1 英寸到1 8 英寸，分辨率在1 7 6 x 2 2 0 象素 以下。 因为解码芯片处理能力有限，视频文件需要转换成特定格式，视频分辨率低， 播放速度最多只有十几帧。 ( 3 ) 带m p b g 4 功能的m p 3 逝堑盘堂亟圭堂焦监塞 这种产品以凌阳( s u n p l u s ) 的s p c a 5 3 6 解决方案为代表。 一般采用价格便宜的2 5 英寸1 r i 呵l c d ，支持的音视频格式非常有限r 视频 格式仅支持m p e g 4 编解码与j p e g ，音频格式也比较单一1 ，视频解码能力比较 差，解大码流视频文件会有停顿等；视频文件的最大分辨率在q v g a ( 3 2 0 2 4 0 象素) 以下；需要采用转换软件将各种音视频文件压缩成特定格式才能播放。 国内一般称呼彩屏m p 3 和带m p e g 4 功能的m p 3 为m p 4 。 ( 4 ) m p 4 手机 m p 4 手机就是能播放视频的手机，目前市场上各种的m p 4 手机中，技术解 决方案众多。如摩托罗拉的l i n u x 智能手机主要采用r e a l m e d i a 标准，而诺基亚 的智能手机则大多支持3 g p ，使用微软w i n d o w s m o b i l e 操作系统的手机又主要 支持w m v ，而非智能的影音手机大多以m p e g 4 为内置方案，其中m p e g 4 的 支持率最广，知名度也最高，因此厂商在推广影音手机的时候多喜欢冠上m p 4 手机的名号。 ( 5 ) p m p p m p ( p o r t a b l em u l t i m e d i ap l a y e r ，便携式多媒体播放器) 是一种新兴的消费 类电子数码产品，对于这类产品比较常用的称呼还有：p v p ( p e r s o n a lv e d i o p l a y e r ) 一个人视频播放器；p v r ( p e r s o n a l v e d i or e c o r d e r ) 一个人视频录放器； p m c ( p e r s o n a lm e d i ac e n t e r ) 一个人媒体中心。在国内做m p 3 的企业称呼其为 m p 4 。 作为m p 3 的升级产品，p m p 除了具有观看电影、播放音乐，浏览图片的基 本功能外，一些方案还集成了视频录制、数码相机、数码摄像机、f m 收音扼、 卫星定位导航系统、电子书、掌上游戏机和移动电视等等各种附加功能以满足不 同的市场需求。p m p 一般带有大容量存储器，通过u s b 与p c 传输，所以同时 也可以作为移动硬盘或u 盘使用。 目前关于p m p 产品的严格定义国内外还缺乏统一明确的行业标准。 一个真正的p m p 产品至少具有如下特点： ( 1 ) 配备3 5 英寸以上真彩1 r i 丌l c d ，分辨率至少为q v g a 。 ( 2 ) 支持主要的媒体编解码格式和文件格式：支持的格式多，用户可以节省转 换的环节，实现数字内容交换。 逝婆盍堂亟主堂笪迨塞 1 2p m p 分类和发展 1 2 1p m p 分类 p m p 从功能和性能上可以分为3 个档次： 低端：一般支持的格式非常有限( 视频格式只支持一种文件格式或专用格式， 音频格式也比较单一) ，视频解码能力比较差，一般只能支持q v g a 或c i f ( 3 5 2 2 8 8 象素) 以下的分辨率； 中端：一般支持的格式比较丰富，视频解码能力比较强。部分方案还支持低 质量音视频录制功能； 高端：除了能提供强劲的音视频播放、录制功能外，还能提供p d a 、游戏、 摄像、上网等更多的增值功能。 另外从存储介质上可以分为硬盘型和f l a s h 型( 其中f l a s h 型又可以分为数码 存储卡型和内置n a n df l a s h 型) ；从是否支持视频录制又可以分为视频录制型 和非视频录制型。 1 2 2p m p 发展概述 1 9 9 9 年首次出现在消费电子市场的第一代数字随身听( j 个人便携式m p 3 播放 机) 终于开始在全球市场呈现爆炸性增长态势。仅在中国，个人m p 3 播放机的销 售就从2 0 0 2 年的5 2 8 万台迅速增长至2 0 0 3 年的1 7 7 万台( 资料来源：c c d ) 。 而在美国，仅2 0 0 3 年即售出了近7 0 0 万台( 资料来源：i d c ) 。 随着数字媒体处理器、硬盘等存储介质及l c d 显示技术的发展，随身的高质量 视频播放( 随身看) 也成为了现实。 法国a r c h o s 公司在2 0 0 2 年率先推出了世界上第一款p m p 产品多媒体 j u k e b o x ( 图1 1 ) ，将数字随身听热潮扩展到了音视频领域。市场开始冷落普通 的便携式v c d d v d 播放机，而将热情投向新兴的便携式多媒体播放机( p m p ) ， 它既可以播放音频文件也可以播放视频文件。p m p 是m p 3 播放机的一种必然延 伸，用户可以从有线电视网络、模拟或数字地面电视台、d v d 录像机、数字摄 影机或互联网等下载各种格式的视频文件、图片、音乐甚至游戏，并通过本机 堑堑盔堂亟主芏焦熊皇 牌m p 3 可以卖到近2 0 0 0 元，利润十分丰厚，此后随着国内中小电子生产企业的 一拥而上，m p 3 整体价格和利润大大降低。 国内中小企业成为让m p 3 普及的最主要推动力。然而，鱼龙混杂导致整个 市场产品质量良莠不齐。根据统计，市面上除了一些知名品牌返修率能控制在 1 5 至2 0 左右外，很多产品返修率高达4 j 0 至5 0 ，有的甚至达到1 0 0 。 业内普遍认为m p 3 行业之所以如此混乱的原因，就在于整个行业没有建立统一 的标准和良好的竞争秩序，造成了大量的劣质产品充斥市场。 自从2 0 0 3 年法国爱可视公司带着p m p 概念进入中国至今，p m p 在国内销售 增长达3 0 0 ，市场规模已超过5 亿元人民币，随着2 0 0 5 年上半年大量国内厂商 的涌入，有关机构市场预测显示，未来三到四年，p m p 增长速度将保持在2 0 0 左右，到2 0 0 8 年，市场有望达到百亿元。在这种形势下，业界巨头的追捧以及 中小数码厂商的挤入不足为奇。而据不完全统计，2 0 0 5 前三个季度，国内m p 4 市场新增品牌数超过五十个，产品款式多达一百多种。与高端p m p 动辄四五千 元的价格相对，已有小企业的产品打出5 0 0 元的低价，产品价格差距达数千元， p m p 市场也开始纷乱起来。 目前市场上的p m p 主要是闪存型产品，占8 0 左右，大多都是广东等地一 些原来做m p 3 的厂家贴牌生产的。这些“贴牌货”以极低的价格控制着市场，消 费者很容易被低廉的价格吸引。 数字媒体处理器芯片的好坏是p m p 的关键，目前市面上1 0 0 0 元左右甚至更 低价的闪存型p m p 由于需要控制成本，都不可能采用高端的p m p 解决方案，如 许多1 0 0 0 元以下的闪存型p m p 大多只是带有视频播放功能的m p 3 播放器。再 加上加工厂的生产水平低劣，产品的返修率非常之高。 p m p 诞生后，就p m p 应该具备什么功能、有哪些行业标准，各说纷纭，一 直没有一个统一的说法。这种不确定性带来了市场的混乱。大量“贴牌货”的涌现 一方面大幅拉低了市场价格，使得品牌商不得不跟进降价；另一方面频繁的质量 问题也让整个p m p 市场信誉下降。 2 0 0 5 年1 0 月2 7 日，爱可视、夏普等p m p 企业聚到了一起，如何避免p m p 重蹈快速成长，继而快速衰败的中国式产业轮回宿命，尽早建立一个统一的行业 标准则成为核心议题。 堑望点兰亟堂焦监皇 在此次结盟会上，中国工程院院士倪光南当选为中国信息产业商会数字化 ( 3 c 产品1 产业联盟p m p 技术专委会主任委员。 2 6 家企业决定，尽快组织行业标准讨论会，并在2 0 0 5 年1 2 月在北京举行主 管部委领导和相关专家参与的行业标准讨论会。而在2 0 0 6 年6 月的p m p 技术研 讨会和产业配套会上，行业标准可能亮相登场。 “时问很紧，初定为8 个月内出台，最后出来的标准可能是一个处于中等档 次的标准。”法国爱可视公司张亚玲说。据了解，已有多家与会企业从p m p 的 性能、功能、可靠性、返修率、碰撞、跌落实验、电池、使用条件、环保等方面 提出参考数据。 p m p 作为一个新生事物，在欧美也没有类似的标准，只有音频、视频、安全 等分类的技术标准。 制定p m p 行业标准面临着很多困难，p m p 多媒体c o d e 虻标准和文件标准涉 及到数字多媒体处理器i c 、多媒体c o d e c 制定者、内容服务提供商之间甚至国 家之间复杂的利益博弈。 数字多媒体处理器的功能多样性、性能的差异性、多媒体编解码标准的多样 性、不通国家多媒体编解码标准制定和采用的差异性、媒体节目来源的多样化以 及技术的快速发展，使得p m p 标准中核心的多媒体节目兼容问题很难解决，这 也使得p m p 的流通不象m p 3 这么容易。 p m p 标准主要应该包涵如下部分： p m p 所采用的多媒体编解码c o d e c 和文件标准 p m p 的性能、功能可靠性、返修率、碰撞、跌落实验、电池、使用条件、环 保标准 p m p 标准具有如下特点： 标准的妥协性 p m p 行业标准是多媒体i c 企业、多媒体c o d e c 标准制定者、多媒体内容 提供商、生产企业之间的一个妥协。 标准的地域性 不同国家和组织会制定和采纳不同的标准。 标准的动态发展性 逝婆盍堂堡堂焦按塞 消费类电子行业是个快速发展的行业，标准怎样适应技术的发展也是一个 非常黧鼹的问题。处理的不好，既定的标准会阻碍新技术的普及和发展。 ( 2 ) 掇辏不统一、文传转换不方便 蠢场上p m p 解决方絮众多，功麓和毪熊麓澍极大，特翔澍多媒体c o d e c 和文件格式的支持差异化非常大，经常需要对节日文件进行转换，带来使用上的 不便。 遇到不髓支持的格式或分辨率，需要邋避软髂来转换且转换鲍速度提当馒。 转换一部清旗戆2 枣露大冀经经要震要4 5 令夺辩( 买薅霹藩鞭转换软箨、转 换的节目大小、编码格式和p c 的配置等问题稠关) 。 ( 3 ) 片源缺乏、内容贫纛 鹜羲蛮餐主还没莠多少麓p m p 泰场舞笈瓣精彩内容。髓尹建缀瀵：“今天竣 p m p 市场获惫非常类似予1 9 9 9 年和2 0 0 0 年的m p 3 播赦枫市场。现在，系统制 造商开发这类产品的兴趣很高，而该市场的确也一直在增长之中。不过，该产品 要想获褥大众市场的认可，现在首先必须克服一个主要的障碍，即蒋通消费者是 否能缀褒曩地以很低成本褥瓢大量的精彩内容。” ( 4 ) 价格偏高、主芯片价格高、版权收费 尽篱p m p 在中国和全球市场正越来越受到欢迎，但目前影响p m p 市场快速 增长的主要障碍是其不嚣的傣价。 骥终袋奉孛爱为关键瓣圭芯冀馥穆、移麓嫒褒蛰錾彝l c d 徐戆。瑟兹最为 关键憝如何快速降低移动硬盘的成本。 软件部分涉及到各种视频和音频标准组织的专利使用费( r o y a l t i e s ) 和相关 算法设计公司的专利使用赞( r o y a l t i e s ) 。 餐缀在中国盛极一时懿d v d 产韭，毽必溪内没有核心技术，鼹链逶过恶牲 价格嶷争来爨取j 鬻毒蔽瓣加工组装费角，述簧交缡离器貔专裁费翔，磊蓠整个 产业融经跌进低谷。 2 0 0 5 年9 月，汤姆谶公司在中园m p 3 发展进入高潮阶段时畿布“f r a u n h o f e r 逝堑盔堂亟堂鱼迨塞 m p e g 一4a s p d e oi s o i e c1 4 4 9 6 - - 2 ( m p e g - 4v i d e o ) m p e g 4 a v c i s o i e c1 4 4 9 6 1 0 h 2 6 4 w i n d o w sm e d i am i c r o s o f tp r o p r i e t a r y v i d e o 表1 1 主要收取专利使用费的视频和音频标准 ( 5 ) 电池容量不足、功耗大 p m p 播放器一个相当重要的缺点就是电源供应，因为有1 1 丌显示屏、硬盘 这些高功耗部件，需求内置大容量锂电池。因为便携式产品对电池体积的约束， 许多p m p 播放器的连续视频播放时间只有2 3 个小时，个别产品甚至连2 个小 时都不到，换个角度说就是连一部长一点的大片都看不完。 针对上述问题的主要对策： ( 1 ) 制定行业标准，推动规格统一 ( 2 ) 制定适用于p m p 的国家音频和视频技术标准 ( 3 ) 建立数字内容版权保护意识，大力发展数字内容产业 ( 4 ) 寻求与开发p m p 专用芯片，逐步建立自主p m p 芯片体系 ( 5 ) 开发新材料，制造高容量比的二次电源 1 3 技术挑战与发展趋势 1 3 1p m p 当前技术挑战 在没有统一软件和硬件标准的前提下，当前p m p 必须满足的音视频编解码 算法组合的数量正在不断增长现实情况。例如，采用以w m v 视频+ w m a 音频 格式及a s f 文件格式的m o v i e l i n k 和c i n e m a n o w 越来越多地用于在互联网上发 行电影。p m p 必须具有a s f 文件解析器、w m v 视频解码器以及w m a 音频解 码器等。 p c 中广泛应用且价格适中的视频卡，通常用来解码内容。将d v d 的 m p e g 2 及线性p c m 数字内容转换成m p e g 4 及m p 3 0 3 z 其它格式1 的软件也在 被广泛使用。这些非商业性a v 内容可通过互联网或其他方式发行。其所采用 濒堑态堂煎主望笪监塞 的音视频及文件格式组合基本上不受限制，这也给p m p 设计者提出了挑战。 从互联网站点上下载、存储及播放收费数字电影，还要求p m p 拥有“数字 版权管理( d r m ) ，系统，这种系统被设计用来防止对电影进行非授权拷贝与发 行。d i v xn e t w o r k s 、微软及r e a ln e t w o r k s 公司都已开发出具有a 厂v 内容加密功 能的d r m ，因此p m p 必须具有适当的解密及密钥通过机制。上述三家公司都对 带有其d r m 系统的p m p 设计提出了严格的测试及认证要求。 除了以上这些问题，如何大幅度地降低成本和延长电池寿命对现在的设计者来讲 也是一个很大的挑战。 此外，也有第三方开发商认为最主要的设计技术挑战来自人体工学。例如， b i l ls p e a r s 就表示：“人体工学( 外形、硬件控制和用户接口软件设计) 是我们在开 发p m p 产品时遇到的最大技术挑战。其它的技术问题我们都已解决。” 以上谈到的相当复杂的环境并非一成不变。新的编解码器以及现有编解码器 的新版本正不断被开发和推出。为避免p m p 一推出就变得过时，p m p 必须能适 应这种复杂的环境。 另外g p s 、无线局域网、移动电视、游戏等等功能正在不断的集成到p m p 中来，这对于多媒体i c 、软件技术、系统集成技术、功耗、成本等不断提出更 多的要求。 1 3 2未来技术趋势 p m p 未来的技术发展趋势包括： 操作系统更多地倾向采用l i n u x ； 为了更容易地从p c 或d v 下载多媒体内容，越来越多的客户选择在p m p 上 实现u s b 2 0 、u s b o t g 和1 e e e l 3 9 4 接口； 为了在出差途中或休闲旅游路上接收并播放流式多媒体内容，p m p 开始融合 数字电视和数字卫星地面网络收音机等功能。 此外，针对中国越来越庞大的汽车高消费群体的车载多媒体播放机也开始进 入系统开发商的视野。 翅疆盘堂亟堂：鏖迨塞 第二章o 脚和p m p 介绍 便携式夥媒体播放器产品可以简单分为核心数字多媒体处理器、屏幕、存储 器、电源等模块。下蘧就这些p m p 的主要硬件组成部分进乎亍一些介绍。 2 1开放式多媒体应用平台( o m a p ) 介绍 开放式多媒体应用平台( o p 籼m u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n sp l a t f o j 衄，简称o m a p ) ， 是美国德髑仪器公司( t e x a sh l s t n l 硝o n ，简称h ) 撼出的适合第三代移动通信豹 开发平台，璇基装的疆a 、嚣r l e s s 蕊、s o 骶、鞴娥粥p 寰球g 等公露选雳。 o m a p 平台采用一种独特的双拨结构，把高性镌低功耗的d s p 和与控制性能强 的a r m 微处理器结合起来，从而以低功耗高性能实现多媒体应用【2 4 】【4 4 】。 o m a p 最大的特点是开放性及戴软件平台和硬件平螽的独立性。 2 。重1o 鹾a p 蓊器教燃 0 m a p 艇种开放式的、可编程的基于d s p 的体系结构，主要表现在： 1 对于用户来说，基于o m a p 平台的应用是开放的。用户可以针对所开发的 产晶繇使愆豹操箨系统f 载蒸予该掇终系统豹纛建疆疼，并且爵默下载基_ 予 d s p 斡多媒体应用程序。魄藏是说o m a p 平台透过先进静搡律系统平台不 仅开放了a r m ，而且开放了d s p 。通过d s p ，b i o s 桥，d s p 的资源就如同 a r m 的外设一样通过操作系统的a p i 被调用。d s 蛐i o s 桥技术使得在 o m a 薹 乎台土实现了双核豹涎缝连接。 2 对予獯交豹较绎隶l 遥商来诞，为0 凇p 平螽开 x 逝堑盔堂毯! 焦监塞 2 2 2d m 2 7 0 i m s 3 2 0 d m 2 7 0 是针对影像和视频流平台( 如图2 1 ) ，基于多处理器架构之 上的，集成有d s p 和r i s c 处理器的双核结构。其中a r m 7 1 d m i3 2 位r i s c 微 控制器作为整个系统的主控制器，可满足控制和接口方面的处理需要，可编程的 c 5 4 x ，”d s p 处理音频编码与解码。 为增强影像和视频处理能力，t m s 3 2 0 d m 2 7 0 集成了专门用于处理高计算量 要求的可编程协处理器，其中s l m di 蛩像处理引擎( i m x ) 执行d c t 、反向d c t 以及众多其他处理运算中的运动估计与补偿。其他协处理器执行可变长度编码 解码、量化与逆量子化。 图2 11 m s 3 2 0 d m ，7 0 功能结构图 主要技术细节如下： 8 0 m i i z a r m 73 2 位r i s c 微处理器，具有一级缓存( 8 k 字节) 和片上程序 数据存储器( 3 2 k 字节) ； 9 0 m h zt i1 m s 3 2 0c 5 4 x “d s p ，具有片上程序数据存储器( 1 2 8 k 字节) ； 1 7 逝堑占堂亟土堂焦监塞 1 8 0m h z 专用可编程s i m d 图像处理引擎( i m x ) ； 可变长编解码( v 刚l d ) 协处理器，用于影像视频压缩与解压缩： 用于实时查看和数字放大的预览引擎( p r c v i e we n 酉n e ) ； 用于d s c 系统的硬件像素预处理器； 多功能屏幕显示( o s d ) ： 8 1 6 位数字r g b 厂y u v 输出的数字彩色1 c d 接口； 支持高达6 4 m b 、3 2 1 6 位接口的1 2 0 m h z s d r a m ； 用于n r s d p a l 混合视频输出的1 0 位d a c ； 串行音频编解码接口( 2 个m c b s p ) ； u s b l 1 功能控制器 支持c o 唧a d f l 勰h “，s m a n d i a “，s e c l l f ed i 百t a l ”以及m 锄o r ys t i c k 7 ” c a r d s d m 2 7 0 可为所有主要视频、影像、音频和语音压缩标准( 包括但并不限于： j p e g 、m o t i o n j p e g 、m p e g 一1 、m p e g 一2 、m p e g 一4 、h 2 6 3 、h 2 6 4 、d i v x 、 w m v 以及诸如m p 3 、先进音频编码( a a c ) 和w m a 等音频标准) 提供支持。 支持的语音标准包括g 7 1 1 、g 7 2 3 1 和g 7 2 6 。t m s 3 2 0 d m 2 7 0 系统级芯片( s o c ) 能够运行各种操作系统，包括n u d e u s 、l _ m i x 、u l t r o n 和v x w b r k s ，并具有与 1 1 的d s c 2 x 的向上代码兼容性。 1 1 的数字媒体处理器1 m s 3 2 0 d m 2 7 0 针对数码相机应用进行了优化，能够 支持各种类型的c c d 与c m o s 传感器、信号调节电路、快门、光圈以及对焦电 机的控制等，专用的图像预处理硬件可以消除主处理器的某些任务负担，如：白 平衡、自动曝光以及自动调焦。t m s 3 2 0 d m 2 7 0 中还集成了o s d 视频编码器、 影像预览等单元。 堑堑盔堂亟i ! 僮监塞 支持直接从n 舢叮dn a s h 系统启动 u s b2 of u s p e e do t g 控带0 器 支持c f ，s m ，m m c s d 以及m s 数码卡 图2 3 基于1 1 d m 3 2 ( ) p m p 结构框图 2 2 4 s i g m a d e s i g n se m 8 5 1 x 施遥叁堂亟土堂建地星 嚣2 4 s g 融a 驺e s 秘se m s 5 1 8 蕊嚣结撩框图 s i g m 触) e s i g n s 公司是著名的视频解码芯片制造商，4 8 6 、5 8 6 时代的d v d 硬解压卡上大量采用了此公司的e m 8 4 x x 系列芯片。 目前在p m p 上使用的e m 8 5 l o 芯片是s i g m a d e s l g n s 公司专门针对p m p 枣绣接篷戆羝凌嚣、衰瑟蒺褫凝艇璐芯片，耱2 磁薹薹z3 2 整r 珞e 簸遴器纛 m p e g 解码处邂器集成于蕈芯片上实现硬解压，并强其备硬盘、c f 接口，非常 适合开发播放型硬盘型p m p 。 e m 8 5 1 0 视频支持m p e g - 1 ，m p e g 一2m p m km p e g - 4 2a s p 蝤+ ，d i v x d v 3 。l l ，曩x 粕d5 。x 宰丰，j p 嚣g 艇璐。 e m 8 5 凇系歹芯片是单纯静解鹃蕊片，无法撵镦撬频象制功稚，要蜜现此功 能需要配含编码芯片。 2 2 5i n t e lx s c a l ep x 舭7 0 x s 商ep x a 2 7 0 最高频率可达6 2 4 m l k 。配合嵌入式l i 勰x 或w 酝搽作系 统，p x a 2 7 0 理论上可以支持任何媒体格式，并通过软件升级，支持未来媒体格 式。p x a 2 7 0 加入了w i r c l e s sm m x 技术和s p e e d s t e p 动态电源管理技术，增强了 粼7 0 的媒体处理能力，降低了系统功耗，延长p m 壬 产品的电池寿念 p x 舵7 0 翁往戆无法实瑗m p 嚣g 2 编舞霉。逶过瑟合2 7 g 多媒体热邃蕊片 可以进行视频加速与3 d 加速，解决了m p e g l 2 编解码问题。 p x a 2 7 0 接口丰富，有s d s d l 0 m m c 、c f 口c m c i a 、c m o s c c dc a m e r a 、 m s ，m s p r 0 、u s b 2 。0 、o t g 、i d e 、l a n 、s i m 接期、k e y b o a r d 等。 2 。3 存储余矮 作为存储、播放视频文件的设备，p m p 需要大释量的存储介质。目前一部 9 0 分钟、晶质稍赢( 水平分辨率农5 0 0 以上) 的a v i 影片，文件大小都在删 疆土。漤费赣希望瑚p 蕤够豫馘p 3 餮撵，一熬梗予审戆一次洼存簇多部电影， 医诧赣需鬻p m p 能够具备较大孵存储容量。霞诧硬纛几乎成了p m p 必务翡存储 介质。目前低端p m p 产品一般都采用内置小容量( 般为2 5 6 m 以下 橹省壳暗投薖mp产 逝婆盘堂亟堂焦迨塞 目前中高端p m p 普遍采用的是1 8 英寸、2 0 g 以上的硬盘，这种硬盘相对于 s d c f 卡等f l a s h 内存储介质，具备极高的性价比。 1 英寸硬盘技术在2 0 0 5 年得到较大的发展，目前微硬盘制造商h i t a c h i 已经 推出了8 g 的1 英寸硬盘。这种与c f 卡等：赶并且与c f 接口兼容( c f i i 接口) 的存储介质若能在功耗、价格各方面加以控制并不断提高产能，将成为将来p m p 的首选介质。 微硬盘优点： 1 容量 1 英寸主流容量却达到了1 4 g b ，2 0 0 6 年内预计有1 5 g b ( 1 英寸) 和6 0 g b ( 1 8 英寸) 的产品面世。 2 使用寿命长 可反复抹写3 0 万次以上，通常能稳定工作五年。 3 带有缓存 这不仅仅是出于避震的需要，而是提高数据传输率的重要保证，避震可以由外置 的内存来完成，但没有缓存的话，微硬盘的速度会显得比较慢，一般产品都配有 1 2 8 k b 容量数据缓存。 4 无须外置电源 微硬盘的功耗小，一般直接连接p c 的u s b 就可以用了。 5 高速传输 微硬盘有3 6 0 0 4 2 0 0r p m ( r o t a t i o np e rm _ m u t e ，转分) ，最快的已经达到4 5 0 0 r p m 。 6 接口广泛兼容性 微硬盘与普通硬盘一样，都兼容工业标准的多种硬盘接口，这主要由控制芯片来 决定，使其适用于多种手持装置。现在有c f 卡、p c m c 认、u s b2 0 、瑚r a 并 口的微硬盘。 7 高防震性 由于微硬盘采用特殊的磁头载入载出技术，使抗冲击能力高达1 5 0 0 g ( 非工作状 态) 和1 7 5 g ( 工作状态) 。 但是三星公司半导体部门认为硬盘的时代正在逐渐结束，闪存时代即将来 塑婆点堂壅主! e 焦地塞 幕的p m p 播放器多为高端产品。 另外，在色彩方面，目前许多p m p 产品都采用6 5 k 色显示。不过有些高端 m p 4 播放器已经开始采用2 6 万色显示的1 f r 屏幕，当然，在其它条件一致的情 况下，屏幕的色彩显示越高，色彩鲜艳度就会越好，播放视频时效果会好一些。 逝婆盍堂熊生笪监塞 表3 1 常用的视频编解码算法 常用的音频编解码算法c o d e c s 有：( 1 7 2 6 ，m p e g 1l a v e r 3 ( m p 3 ) ，m p e g 2 l a y e r s1 2 ，m p e g 一2 4 a a c l c ，m p e g 4a a c + ( 既) ，d o l b yd i 西t a l ( a c 一3 ) ， l i n e a rp c m ( p u l s ec 0 d em o d u l a t i o n ) ，w m a 9 等。 使用上述的视频c o d e c s 和音频c o i ) e c s 所生成的影音文件和流媒体格式 有：a v i ，a s f ，m p 4 ，m o v ，r t p ，m p e g - 2t s ( 1 r a n s ns t e 蜘) ，m p e g 2 p s ( p r o g 姗s t r c 枷) 。 从理论上讲，使用上述的视频、音频、文件格式，可以有多达3 0 0 种组合。 各种不同的媒体设备，根据特定的应用要求，采用不同的组合。针对便携式视频 产品，通常有2 0 种组合可被使用。对于数码相机、d v 、可拍照相机、d v b 、 d m b ，可能只需要一种组合就可以满足使用要求了。对于播放器市场，支持的 格式则是越多越好。 常用的视频c o d e c s 、音频c o d e c s 及文件格式的组合如表3 2 所示。 表3 2 常用的a 编码及文件格式 灏遂纛堂亟圭生塑鱼窑 4 1 功熊分析 第四章硬件设计 p m p 熬凌缝可狂分舞三类； 仅需额外开发软件的功能，例如 电子书：读取t x t 或篡他格式的文件，恩示出来 _ 游戏：可自行开发移槭小游戏，也可移植个模拟器 _ p d a ：增热逶谖录、嚣掇等软终 - 学习梳：增搬对f l a s h 动菌格式我支持，帮爵搐放互联隧上大量的 f l a s h 格式的课件。 需要增加绒修改硬件，不需要很多的额外的软件拜发，例如： 一数弼樱枫摄像枫：只需簧增翮一条视频输入鹃数据通道，后端的数据处 理秘缀羁算法窝逶逯线鼹辏久遴孬疆频录翻怒祥静。 f m 收音机：增加一个f m 模组，作为音频系统的输入源，软件上只需 进行些频道的控制。 谯f m 收音机模式下，主处理器可以关闭。 _ 数粥伴侣：读卡器的接阴接入硬盘型p m p 的系统总线，即可实现邋过读 卡嚣豹数码嫠讴功蓑；u s bh o s t o t g 搡块，鼙霹实现透过u s b 嚣数 码伴稻功能。 需要增加新硬件，同时也对软件架构或编解码性能有要求的，例如： i l l g p s 卫星定位：在传统的产品中，g p s 通常作为一个单独的设备如现。 随豢消费类电子产品囱3 c 整会魏方囱发矮，g p s 功能逐濒被移植到了 套液菇霹、存褚器、奄滚运三个霞携式鼗戮产品重要的硬伟要索貔产蒹 上，p m p 也是其中之一。在p m p 上增加g p s 功能，不但需要g p s 模组， 逐需要一定的图形处理性能，和一个操作系统。 _ 无线上网：同样，除了需要相应的硬件模缎外，还需要软件所慕于的操 掺系绞支持这些复杂戆软锌耱滚，否燹| l 在枣场需要懿薅阕内瓣蠢法完藏 开发。 经过分析，上述这些繁多的功能，都可以理解为音视频的输入( 采集) 、处 擞诞塞堂亟土堂l 盟皇 理( 编辩璃，傺存) 、辕爨( 显示) 。掰鼓我髓将p m p 鹣嫒箨系统翅努鸯浚下几个 子系统，如圈4 1 所示 i=嘉旧釉，p洲a2。12放d2tuc320a16 i | “卜一音瓣f i 3 l t | 一日u 一| 口 敖字音频接口 数字l c d 接1 1 一r 固l 苎些塑l 量量 i v p 5 1 5 0 a m l | 、 螂 回 嚣 m c b s pr g b ，y u v j ， 模拟 观颧输如 _ d m 2 7 0 际 | 蚪璇3 3 v迤 l 超低功耗箍理萋酾研嘲t -u a r t | 壤摊3 w鼍电攮替理芯肆l ll 存储控甜器 ll u s b i 1 啬瓷臣翁 ，理。 ili i 三ir 聪4 nu s b 2 b ，a t a s i | | n o m f l a s hi1w e 卡| 离| 疆盘i | 一接nr 图4 1 p m p 硬件模块图 视频系统；包含系统中视频信号的输入、转换、处理( 由d m 2 7 0 完成) ，输 出( 到液晶屏或线路输出) 音频系绕：毽含系统审豹鸯频系统帮输入、转换、处理( 出d m 2 钧宠成) 、 输出( 到扬声器或耳梳、或线路输出中的音频傣号线) 存储器和数据交换接口：包括用于连接d m 2 7 0 和硬盘的舢r a 接口，或者其 他挂裁到a t a 总线上的设备( 例如读卡器，u s b 2 0 至a t a 的桥接芯片) 黾影管懋：毽括系统的供融( 终设3 3 v 和内棱麴1 6 v ，l c d 背光) ，铿离 子电滤瓣充电营瑾。 其他；怒低功耗微处理器，加密芯片，实时时钟等辅助功能。 对于p m p 的每一个功能，实现如下： 4 。1 。1攒赦 基本播放功能包括：播放电影、播放音乐、测豌图片。这些功能都怒从存储 器( 硬盘或露储卡) 中读取数搬，在d m 2 7 0 上进行编解码，然后将音频信息经 逝些盘堂熊! 笪监童 过音频系统发送给扬声器、耳机或者线路输出，将视频信息经过视频系统发送给 液晶屏或者线路输出。如图4 2 所示 r 一一一一一一一一一一1 4 1 2录制 图4 2 播放时的数据流 图4 3 录制时的数据留 在录制视频时，音视频信号经过线路输入到音频c o d e c ，经a d 后输入到 d m 2 7 0 的d s p 上进行音频编码：视频信号经过线路输入到视频解码器t v p 5 1 5 0 ， 经解调后数字信号输给d m 2 7 0 进行视频编码。 在通过摄像头录像时，音频信号同上，只是来源时麦克风；而视频信号时直 接从摄像头输出的数字信号。如图4 3 所示 4 2 视频系统 d m 2 7 0 集成了c c d c 和p r e v i e we n g i n e 两个模块。前者可以接受1 6 位或者 8 位的y u v p g b r a w 格式的数据，并且可以计算白平衡。后者是一个硬件的 逝逛盍坐亟主堂翊垒皇 图像数据缩放格式转换器。通过两者结合，d m 2 7 0 无需任务外部模块，即可直 接采集数字视频信号。 而对于模拟视频信号输入，需要使用视频解码芯片t v p 5 1 5 0 ，它的功能如下： 支持n t s c p a l s e c a m 三种格式的复合视频输入 支持r r u rb t 6 0 1 标准的采样 高速9 位a d c 有两路复合视频输入，或者一路s 段子输入 低功耗1 1 5 m w 的典型值 关闭时漏电小于l m w 亮度、对比度、饱和度、色调、锐度均可由1 2 c 接口进行配置 仅需要一个1 4 3 1 8 1 8 - m h z 的晶震 支持m a c r o v i s i o n t m 防拷贝检测 可选的数据输出格式：r r u r b t 6 5 6 或者y u v 4 2 2 4 3 音频系统 d m 2 7 0 集成的d s pc 5 4 具有两个m c b s p 接口，专门用于数字音频信号的 输入输出。在本系统中，使用了t l v 3 2 0 a i c 2 3 作为音频c o d e c 芯片。a i c 2 3 具有如下功能： 高信噪比的立体声音频c o d e c _ 9 0 d b 的a d c 1 0 0 d b 的d a c 和t l d s p 兼容的接口m c b s p 使用1 2 c 或者s p i 协议进行控制 兼容1 2 s 接口，支持1 6 2 0 2 4 3 2 b i t 的字长，支持主从模式 立体声线路输入，增益可调节 立体声线路输出，混响可调节 使用3 3 v 的模拟电压时，3 0 m w 功率驱动3 2 欧姆的立体声耳机 多种电压管理模式 _ 播放时功耗3 2 m w 澍遁盍堂堡兰焦丝塞 空溺葬重功耗枣于1 5 。l l w 关闭时漏电小于1 5 u w 有很小的封装 4 。4 存储器和数据交换接掰 本系统使用存储器有s d r a m ，f l a s h ，硬盘和s d m m c 卡。 s d r a m 使用低功耗的k 4 s 5 6 3 2 3 3 f 系列，单片3 2 位数据线，容量为2 5 6 m b i t 即3 2 m 字节，一半用来处理图像数据，一半用来做文传系统的缓存。 f l a s h 缓羯s s t 3 9 v f 3