2 系统功能及实现方案
嵌入式系统由底层硬件、设备驱动、操作系统、应用中间软件及应用系统5部分组成。基于嵌入式系统的MP3音频点播系统可广泛用于卡拉OK厅、语音教室和公共广播等许多场所,它由一个网络服务器和多个客户端播放器组成,是基于局域网的C/S结构的点播系统。首先在服务器中存储丰富的歌曲,用户可通过播放器自带的网络功能登陆服务器,以获取歌曲进行播放.同时该点播系统也可通过USB存储设备播放本地歌曲,也可将服务器上的音乐下载到本地USB存储设备上。
服务器端采用Windows操作系统的PC机作为服务器:客户端采用Linux作为操作系统;采用S3C2410作为处理器;选MiniGUI编写控制界面,并通过socket编程与服务器连接。MP3播放终端服务器与客户端之间采用FTP(File Transfer Protoco1)网络通信协议传递数据,常用的FTP服务器为ServerU。
3 系统硬件设计
S3C2410内部集成有ARM920T内核和常用外围组件。由于它是一款专为手持设备设计的低功耗处理器.因此可以降低手持设备成本,具有较高的性价比。该系统采用模块化设计思想,依据功能可划分为网络、存储、解码、触摸屏、按键、电源、USB接口、UART接口等模块。其硬件结构如图1所示。
3.1 处理器模块S3C2410
它的功能和特性如下:①具有较高的处理速度,通过内部锁相环,最高可在203 MHz的系统时钟下运行;②具有极低的功耗.其核心供电电压为1.8 V,外围I/O口使用3.3 V电压;③具有3种低功耗控制方式,甚至可关闭CPU中除唤醒逻辑外的所有功能,极大地降低了功耗;④与其他ARM器件相比,S3C2410片上集成了更多的外设接口,如外部存储控制器、LCD,DMA,USBl.1,SD,M。MC卡控制器、UART,SPI接口、I2C总线控制器和I2S总线控制器、I2S音频接口、PWM定时器、看门狗、117个外部I/O口、24个外部中断源、A/D转换器和触摸屏接口、实时时钟及片上PLL的时钟产生等。使用集成接口,有利于功能的扩展。
3.2 存储模块
存储模块由一片64 MB的SDRAM和两片16 MB的Flash组成,可为系统提供足够的存储空间。Flash存储器是一种可在系统电擦写,掉电后信息不丢失的存储器。与Flash存储器相比,SDRAM不具有掉电保持数据的特性,但存取速度大大高于Flash存储器,且具有读/写特性。因此系统中SDRAM主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。
3.3 解码模块
决定MP3音质的关键是主控解码器件中的数模转换器(DAC)单元和耳机功率放大器单元。DAC负责把解码的数字音频流转换成可驱动耳机发音的模拟音频信号;耳机放大器则可把模拟音频信号放大到可驱动耳机的功率。该系统选用的解码器是UDAl380。S3C2410则通过I2S总线与解码器UDAl380通信。
3.4 网络模块
S3C2410自身并没有网络控制器,接入以太网时需增加独立的以太网控制器,在此选用DM9000作为以太网控制器。该器件具有通用的处理器接口、10M/IOOM自适应、4 K双字节静态存取存储器、低功耗、高处理性能,可支持3.3~5V的容差。
4 系统软件设计
该音频点播系统选用Linux操作系统,其软件结构如图2所示。从软件角度看,嵌入式Linux操作系统分为引导加载程序、内核、文件系统及用户应用程序4部分。其一用于完成初始化RAM、初始化串口、设置Linux启动参数、调用Linux内核映像等功能;其二为特定于具体硬件的定制内核以及控制内核引导系统的参数;其三为含根文件系统和建立Flash存储器设备上的文件系统;其四为特定于用户的应用程序,即为播放程序。
4.1 文件系统
因为系统需要一种以结构化格式存储和检索信息的方法.所以需要文件系统的参与。Linux下的常用文件系统由RAMDISK,JFFS2.CRAMFS等组成。所谓文件系统就是用户程序与文件的集合,在Linux PC机上存放到一个统一的目录下,然后通过工具打包成一个映象(image)文件,这通常为压缩过程,烧写到板子上后,待Linux内核完成启动后,逐个挂接这些文件系统映象文件并做解包工作。当然第一个挂接的就是根文件系统(rootf),待rootf提供Shell后,即可通过Shell命令mount来挂载其他文件系统(FS)了。
该系统设计选用RAMDISK文件系统。RAMDISK文件系统的特点是:当Linux内核运行时都会把文件系统数据块的信息拷贝到SDRAM中,即相当于在SDRAM中划出一块区域模拟PC机的硬盘,既然在SDRAM中,当然是可读可写的,断电后则无法保存相关信息。
RAMDISK中的重要目录:
(1)/bin:保存大多数init,busybox,shell文件管理实用程序等二进制文件。
(2)/dev:包含用在设备中的所有设备节点。
(3)/etc:包含系统的所有配置文件。
(4)/lib:包含所有必须的库,如libc,libdl等。