基于嵌入式Linux的PMP系统设计和实现

摘 要：本文介绍了以TI的DM320为主芯片，基于嵌入式Linux的PMP系统的设计和实现。设计实现包括软件和硬件两个部分，其中重点在软件部分。采用本设计方案的PMP系统能够实现高质量的音频、图片、视频效果，连同其他一些辅助功能。
关键词：PMP；嵌入式Linux；音/视频编解码

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的主要长处是：携带方便，能够直接播放高品质音/视频文档；也能够浏览图片，连同作为移动硬盘、数字银行使用；此外，更有FM、游戏等功能。PMP播放器不但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，连同相关编解码芯片。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。其中，DSP负责编/解码工作；CPU则是针对文档管理、存取，连同使用接口、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，连同和外部USB接口、操控按钮间的搭配等问题。

为符合上述需要，PMP的设计需要内建视频编/解码芯片，作为模拟和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和DSP的总线；LCD显示屏的驱动电路；IDE接口和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, 他能够直接支持视频输入/输出, 能够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和ARM926整合，即将CPU和DSP同时集成在DM320核心内。芯片采用32MB或64MB容量的SDRAM，连同4MB的闪存，用作加载和存放操作系统。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和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。

图2 DM320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外，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3所示。

该系统的最底层是操作系统层，其中包括bootloader引导程式，主要完成系统从FLASH的启动，LOGO的显示，连同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，连同各种外围设备的驱动程式。第2层为CODEC和MMI核层，MMI核包括第3层主GUI和各种应用程式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式(主要由ARM实现)和图像的编解码程式(主要由DSP实现)。最上层为主GUI和各种应用程式。应用程式包括：FileManager(用来浏览存储器中的文档)，VideoPlayer(播放视频文档)，AudioPlayer(播放音频文档)，ImageViewer(浏览图片)，FM(收音机)，Games(游戏)，Resumes(重新播放音/视频文档)。

嵌入式Linux操作系统
本系统采用的Linux内核是对从Internet上下载比较稳定的Arm-Linux内核进行相应的修改,并编写相关外围设备的驱动程式,使之成为一个适合TI DM320研发的操作系统环境。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文档
Kconfig文档是用来对您所要加载内核内容进行配置的文档。比如，当在控制台上敲入make 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，甚至能够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：

choice
prompt "ARM system type"
default ARCH_DM320_20 file://在配置ARM系统时，默认的就是DM320框架。
source "arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig"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/Kconfig"
#source "arch/arm/mach-integrator/Kconfig"
其中，“#”表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研发有用的项选进来。比如：
source "drivers/char/Kconfig"
if (!ARCH_DM320_20)
source "sound/Kconfig"
endif file://选择研发字符设备的驱动，而无需声音的支持。

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/Kconfig"

标签：

版权申明：本站文章部分自网络，如有侵权，请联系：west999com@outlook.com
特别注意：本站所有转载文章言论不代表本站观点，本站所提供的摄影照片，插画，设计作品，如需使用，请与原作者联系，版权归原作者所有