基于嵌入式Linux的PMP系统设计与实现

1、基于嵌入式Linux的PMP系统设计与实现PMP系统简介便携式多媒体播放器(PMP),也就是通常人们所说的MP4,已成为继MP3以后消费类产品 的一个新热点。PMP的主要优点是：携带方便，能够直接播放高品质音/视频文件；也可以浏 览图片，以及作为移动硬盘、数字银行使用；此外，还有FM、游戏等功能。PMP播放器不仅需要对机体大小有所限制，更重要的是需要一种压缩效率更高、画面质量更高的视频压缩 技术，以及相关编解码芯片。本文介绍了此 PMP系统的软、硬件设计，重点在软件设计，此 PMP系统方案现在已经进入量产阶段。PMP系统的硬件设计现阶段PMP内部核心架构，大多都是采用 CPU搭配DSP的方式。

2、其中，DSP负责编/解 码工作；CPU则是针对文件管理、存取，以及使用接口、周边组件的控制等进行处理。另外， 还需考虑整合硬盘、存储卡及 LCD显示屏等组件，以及与外部 USB接口、操控按钮间的搭 配等问题。为符合上述要求，PMP的设计需要内建视频编/解码芯片，作为模拟与数字两种信号间转 换之用。另外，设计还需要考虑：用来连接视频译码器与 DSP的总线；LCD显示屏的驱动电 路；IDE接口与硬盘控制芯片间的沟通等。图1 DM320的结构图本系统整体方案是建立在 TI DM320基础之上的。DM320是一款支持视频编/解码的 带有双CPU核的处理器。针对多媒体器件做专门的处理，它可以直接支持视频

3、输入/输出，可 以方便的扩展音频的输入/输出，支持USB ,SDRAM,FLASH，CF/SD/MMC/MS/MS Pro 接口。 DM320的结构图，如图1所示。TI DM320将C5409与ARM926整合，即将CPU与DSP同时集成在 DM320核心内。芯片 采用32MB或64MB容量的SDRAM，以及4MB的闪存，用作加载与存放操作系统。DM320 本身已内建LCD控制器、USB2.0 OTG接口控制器，同时让 CCIR-656格式信号经由总线在 视频译码芯片与DM320间传送。由于NTSC/PAL编码器也被整合在其中，因此也可直接进 行复合视频输出。CiWrfeSV4 FS4.G：呼

4、Lm TI DM3KjK WB3k甘*鼻*&TiRt 11 甘：2DM320硬件系统的整体框架图另一方面，DM320还可支持CCD/CMOS感光组件的连接，使得未来PMP要导入DSC、DV等更为容易。对于存储卡的兼容性部分，除现阶段主流的 CF、SD及MMC夕卜，还包括 Memory Stick。此外，此芯片还提供2组RS232串行端口、1组JTAG接口，能支持更多的 外围设备。DM320硬件系统的整体框架图，如图 2所示。图3 PMP软件设计框图PMP系统的软件设计因为要兼顾到高质量的音视频效果、 多种外设和有限的系统资源，PMP软件系统的设计变 得相对复杂。系统设计将软件分为三层结构，如图

5、 3所示。该系统的最底层是操作系统层，其中包括bootloader引导程序，主要完成系统从 FLASH的启动，LOGO的显示，以及OS的引导。嵌入式Linux主要包括适合在TI DM320上运行的 Linux操作系统，以及各种外围设备的驱动程序。第 2层为CODEC和MMI核层，MMI核包 括第3层主GUI和各种应用程序所依赖的各种框架结构和数据结构，如窗口管理，定时器管 理等。CODEC部分包括音频的编解码程序（主要由ARM实现）和图像的编解码程序（主要由 DSP实现）。最上层为主GUI和各种应用程序。应用程序包括：FileManager仙来浏览存储器 中的文件），VideoPlayer（播

6、放视频文件），AudioPlayer（播放音频文件），lmageViewer（浏览图片）， FM（收音机），Games游戏），Resumes重新播放音/视频文件）。嵌入式Linux操作系统本系统采用的Lin ux内核是对从In ternet上下载比较稳定的Arm-L in ux内核进行相应的修 改，并编写相关外围设备的驱动程序，使之成为一个适合TI DM320开发的操作系统环境。之所 以称为嵌入式，是因为其操作系统运行的环境并不是普通的PC,而且嵌入在非PC构架的电子设备中。关于内核修改Kconfig文件Kconfig文件是用来对你所要加载内核内容进行配置的文件。比如，当在控制台上敲入make

7、menuconfig，就会看到内核配置的窗口，可对其中的内容进行选择。选择*表示把此内容编入内核，选择M表示把此内容当成模块编译。Linux支持动态加载内核模块的功能，甚至可 以在运行操作系统一段时间后再加载内核模块。由于DM320框架并未列入内核中，所以我们需要把DM320框架加入内核。首先，就要在内核目录下 ./arch/arm/Kconfig加入DM320的配 置选项，这样才能在执行 make menuconfig配置内核时看到DM320框架。修改的部分内容如 下所示：choiceprompt ARM system typedefault ARCH_DM320_20 file:/在配置A

8、RM 系统时，默认的就是 DM320框架。 source arch/arm/mach-dm320-20/Kc on fig把 DM320 框架下的配置选项也引入。同时，去掉其他CPU框架。如：#source arch/arm/mach-clps711x/Kc on fig #source arch/arm/mach-i ntegrator/Kco nfig 其中，“ #”示此行内容为注释内容。最后，就是要把内核配置选项中对 DM320开发有用的项选进来。比如：source drivers/char/Kc on fig if (!ARCH_DM320_20) source so un d/Kc

9、on figen dif file:/选择开发字符设备的驱动，而不需要声音的支持。因为要把CODEC编入内核，所以我们还要加入支持 CODEC的配置选项：source codecs/modules/Kc on fig同时，如果我们要加入一个新外围设备，也需要在Kconfig文件中加入对应的内容。比如说，要加入一个三星的4英寸TFT LCD的驱动，我们可以修改./drivers/char/Kconfig文件，并 加入以下内容：config DM320_SAMSUNG_ 4_LCDtristate DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCDdepe nds on ARC

10、H_DM320_20 & BOARD_400H default yhelpThis driver provides support for SAMSUNG 4.0 16:9 TFT LCD for DM320.其中，config DM320_SAMSUNG_4_LCD表示增加一个新的配置入口。一旦这个配置选项 被选中就会在./include/linux/autoconf.h:有:#define CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1 的 定义。这样的话，我们在整个内核源码树中都可以使用 CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD来进 行特定的选择。在tristate

11、 DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCD中，引号里的内容为出现在配置选项 中的提示文字。tristate表示三态,意思是除了可以选择*、外，还可以选择M,表示把当前内 容当成模块编译。depends on ARCH_DM320_20 & BOARD_400H表示如果前面配置平台框架时选择了ARCH_DM320_20,并在选择型号时选择了 BOARD_400H,我们就可以看到这个对于三星 4英 寸TFTLCD的配置选项。default y表示默认把此驱动编入内核。help的内容为当我们对内核进行配置时，选帮助所看 到的内容。Makefile 文件简单地说，Make

12、file是用来进行项目配置和管理的。我们要把Linux编译、链接最后生成可执行的内核映像Makefile文件是必不可少的。在该PMP设计开发中，只需要把外设驱动模块加入相应的内核源码树就可以完成对Makefile文件的修改。以加入三星4英寸TFT LCD驱动为例，只需要在./drivers/char/Makefile 加入如下内容即可：obj-$(CONFIG_DM320_ SAMSUNG_4_LCD) += dm320_lcd_samsu ng4.oPMP系统设计中两个必须的驱动以及要注意的问题LCD驱动程序在一个PMP设备中，LCD显示屏是必备的。在LCD驱动程序的设计过程中，主要是要选

13、好时钟源、分频系数以及时钟极性。比如在 DM320中，时钟控制器有以下几个外部输入： PCLK、SYSCLK、MXI、M48XI，其中除了 M48XI外其余均选择27M外部晶振。LCD的时 钟频率DCLK在本系统中是由VENC(Video Encoder Clock)确定，而VENC又可以通过系统的 PLL分频而确定，所以说首先要选好时钟源和恰当的分频系数，然后通过设置VENC的寄存器就可以设置时钟的极性。FrameBuffer 驱动FrameBuffer是把显存抽象成一个设备，通过对这个设备的读写就等同于直接对显存进行 操作。这种操作是抽象的、统一的。用户不必关心显存的物理位置、换页机制等具体细节， 这些都是由FrameBuffer设备驱动程序来完成的。FrameBuffer对应的源文件在 linux/drivers/video/目录下。全部的抽象设备文件作为fbcon.c与各种显卡驱动程序相关的源文 件放在该目录下，