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PMP系統簡介 便攜式多媒體播放器(PMP)，也就是通常人們所說的MP4，已成為繼MP3以后消費類產品的一個新熱點。PMP的主要優點是：攜帶方便，能夠直接播放高品質音/視頻文件；也可以瀏覽圖片，以及作為移動硬盤、數字銀行使用；此外，還有FM、游戲等功能。PMP播放器不僅需要對機體大小有所限制，更重要的是需要一種壓縮效率更高、畫面質量更高的視頻壓縮技術，以及相關編解碼芯片。本文介紹了此PMP系統的軟、硬件設計，重點在軟件設計，此PMP系統方案現在已經進入量產階段。 PMP系統的硬件設計 現階段PMP內部核心架構，大多都是采用CPU搭配DSP的方式。其中，DSP負責編/解碼工作；CPU則是針對文件管理、存取，以及使用接口、周邊組件的控制等進行處理。另外，還需考慮整合硬盤、存儲卡及LCD顯示屏等組件，以及與外部USB接口、操控按鈕間的搭配等問題。 為符合上述要求，PMP的設計需要內建視頻編/解碼芯片，作為模擬與數字兩種信號間轉換之用。另外，設計還需要考慮：用來連接視頻譯碼器與DSP的總線；LCD顯示屏的驅動電路；IDE接口與硬盤控制芯片間的溝通等。 圖1 DM320的結構圖 本系統整體方案是建立在TI DM320基礎之上的。DM320 是一款支持視頻編/解碼的帶有雙CPU核的處理器。針對多媒體器件做專門的處理, 它可以直接支持視頻輸入/輸出, 可以方便的擴展音頻的輸入/輸出, 支持USB ,SDRAM,FLASH，CF/SD/MMC/MS/MS Pro 接口。DM320的結構圖，如圖1所示。 TI DM320將C5409與ARM926整合，即將CPU與DSP同時集成在DM320核心內。芯片采用32MB或64MB容量的SDRAM，以及4MB的閃存，用作加載與存放操作系統。DM320本身已內建LCD控制器、USB2.0 OTG接口控制器，同時讓CCIR-656格式信號經由總線在視頻譯碼芯片與DM320間傳送。由于NTSC/PAL編碼器也被整合在其中，因此也可直接進行復合視頻輸出。 圖2 DM320硬件系統的整體框架圖 另一方面，DM320還可支持CCD/CMOS感光組件的連接，使得未來PMP要導入DSC、DV等更為容易。對于存儲卡的兼容性部分，除現階段主流的CF、SD及MMC外，還包括Memory Stick。此外，此芯片還提供2組RS232串行端口、1組JTAG接口，能支持更多的外圍設備。DM320硬件系統的整體框架圖，如圖2所示。 圖3 PMP軟件設計框圖 PMP系統的軟件設計 因為要兼顧到高質量的音視頻效果、多種外設和有限的系統資源，PMP軟件系統的設計變得相對復雜。系統設計將軟件分為三層結構，如圖3所示。 該系統的最底層是操作系統層，其中包括bootloader引導程序，主要完成系統從FLASH的啟動，LOGO的顯示，以及OS的引導。嵌入式Linux主要包括適合在TI DM320上運行的Linux操作系統，以及各種外圍設備的驅動程序。第2層為CODEC和MMI核層，MMI核包括第3層主GUI和各種應用程序所依賴的各種框架結構和數據結構，如窗口管理，定時器管理等。CODEC部分包括音頻的編解碼程序(主要由ARM實現)和圖像的編解碼程序(主要由DSP實現)。最上層為主GUI和各種應用程序。應用程序包括：FileManager(用來瀏覽存儲器中的文件)，VideoPlayer(播放視頻文件)，AudioPlayer(播放音頻文件)，ImageViewer(瀏覽圖片)，FM(收音機)，Games(游戲)，Resumes(重新播放音/視頻文件)。 嵌入式Linux操作系統 本系統采用的Linux內核是對從Internet上下載比較穩定的Arm-Linux內核進行相應的修改,并編寫相關外圍設備的驅動程序,使之成為一個適合TI DM320開發的操作系統環境。之所以稱為嵌入式，是因為其操作系統運行的環境并不是普通的PC，而且嵌入在非PC構架的電子設備中。 關于內核修改Kconfig文件 Kconfig文件是用來對你所要加載內核內容進行配置的文件。比如，當在控制臺上敲入make menuconfig，就會看到內核配置的窗口，可對其中的內容進行選擇。選擇表示把此內容編入內核，選擇[M]表示把此內容當成模塊編譯。Linux支持動態加載內核模塊的功能，甚至可以在運行操作系統一段時間后再加載內核模塊。由于DM320框架并未列入內核中，所以我們需要把DM320框架加入內核。首先，就要在內核目錄下./arch/arm/Kconfig加入DM320的配置選項，這樣才能在執行make menuconfig配置內核時看到DM320框架。修改的部分內容如下所示： choice prompt ARM system type default ARCH_DM320_20 file://在配置ARM系統時，默認的就是DM320框架。 source arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig把DM320框架下的配置選項也引入。 同時，去掉其他CPU框架。如： #source arch/arm/mach-clps711x/Kconfig #source arch/arm/mach-integrator/Kconfig 其中，“#”表示此行內容為注釋內容。 最后，就是要把內核配置選項中對DM320開發有用的項選進來。比如： source drivers/char/Kconfig if (!ARCH_DM320_20) source sound/Kconfig endif file://選擇開發字符設備的驅動，而不需要聲音的支持。 因為要把CODEC編入內核，所以我們還要加入支持CODEC的配置選項： source codecs/modules/Kconfig 同時，如果我們要加入一個新外圍設備，也需要在Kconfig文件中加入對應的內容。比如說，要加入一個三星的4英寸TFT LCD的驅動，我們可以修改./drivers/char/Kconfig文件，并加入以下內容： config DM320_SAMSUNG_ 4_LCD tristate DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCD depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H default y help This driver provides support for SAMSUNG 4.0 16:9 TFT LCD for DM320. 其中，config DM320_SAMSUNG_4_LCD表示增加一個新的配置入口。一旦這個配置選項被選中就會在./include/Linux/autoconf.h:有:#define CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1的定義。 這樣的話,我們在整個內核源碼樹中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD來進行特定的選擇。 在tristate DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCD中，引號里的內容為出現在配置選項中的提示文字。tristate表示三態,意思是除了可以選擇、[ ]外,還可以選擇[M],表示把當前內容當成模塊編譯。 depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H表示如果前面配置平臺框架時選擇了ARCH_DM320_20,并在選擇型號時選擇了BOARD_400H,我們就可以看到這個對于三星4英寸TFT LCD的配置選項。 default y表示默認把此驅動編入內核。help的內容為當我們對內核進行配置時,選幫助所看到的內容。 Makefile文件 簡單地說，Makefile是用來進行項目配置和管理的。我們要把Linux編譯、鏈接最后生成可執行的內核映像,Makefile文件是必不可少的。 在該PMP設計開發中,只需要把外設驅動模塊加入相應的內核源碼樹就可以完成對Makefile文件的修改。以加入三星4英寸TFT LCD驅動為例，只需要在./drivers/char/Makefile加入如下內容即可： obj-$(CONFIG_DM320_ SAMSUNG_4_LCD)+= dm320_lcd_samsung4.o PMP系統設計中兩個必須的驅動以及要注意的問題 LCD驅動程序 在一個PMP設備中，LCD顯示屏是必備的。在LCD驅動程序的設計過程中，主要是要選好時鐘源、分頻系數以及時鐘極性。比如在DM320中，時鐘控制器有以下幾個外部輸入：PCLK、SYSCLK、MXI、M48XI，其中除了M48XI外其余均選擇27M外部晶振。LCD的時鐘頻率DCLK在本系統中是由VENC(Video Encoder Clock)確定,而VENC又可以通過系統的PLL分頻而確定，所以說首先要選好時鐘源和恰當的分頻系數，然后通過設置VENC的寄存器就可以設置時鐘的極性。 FrameBuffer驅動 FrameBuffer是把顯存抽象成一個設備，通過對這個設備的讀寫就等同于直接對顯存進行操作。這種操作是抽象的、統一的。用戶不必關心顯存的物理位置、換頁機制等具體細節，這些都是由FrameBuffer設備驅動程序來完成的。 FrameB uffer對應的源文件在Linux/drivers/video/目錄下。全部的抽象設備文件作為fbcon.c與各種顯卡驅動程序相關的源文件放在該目錄下，如筆者所進行的針對DM320的FrameBuffer源文件dm320fb.c。在源文件我們要設置相應屏幕的長、寬以及每一個像素點的位數等等，還有一些與DM320 OSD(On-Screen Display)相關的寄存器的設置。因為涉及內容較多，在此不再贅述。 結語 本PMP方案設計的產品已經進入量產階段，經過大量的用戶測試，證實了整個設計是切實可行的。同時，其設計思路對于其他類似產品如車載GPS，都有一定的參考價值。 |
