【正文】 的全稱應為 MPEG1 Layer3 音頻文件， MPEG(Moving Picture Experts Group)在漢語中譯為活動圖像專家組，特指活動影音壓縮標準， MPEG 音頻文件是 MPEG1標準中的聲音部分，也叫 MPEG 音頻層，它根據(jù)壓縮質量和編碼復雜程度劃分為三層，即 Layer Layer Layer3，且分別對應 MP MP MP3 這三種聲音文件，并根據(jù)不同的用途，使用不同層次的編碼。 該播放器實現(xiàn)了在播放 MP3 的同時實時地顯示 LRC 歌詞， 并實現(xiàn)歌曲的暫停、停止以及歌曲的切換功能。為適應當前發(fā)展趨勢，開發(fā)基于嵌入式 LINUX 的 MP3 音樂播放器系統(tǒng)。如今，軟件市場上的媒體播放器層出不窮，如：酷狗音樂 、 千千靜聽 、 音樂播放器 等。 Linux 近幾年在嵌入式領域異軍突起，成為了非常有潛力的操作系統(tǒng)。 參考文獻 ............................................................................................................................. 39 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 1 引 言 隨著計算機技術的發(fā)展和微處理器工藝的改進，社會 正在一天天的步入信息化，嵌入式系統(tǒng)的應用也越來越廣泛，計算機和網(wǎng)絡已經(jīng)全面滲透到了我們?nèi)粘Ｉ钪械拿總€角落，任何人都可以擁有從小到大的各種采用了嵌入式技術的產(chǎn)品，小到 MP3，PDA 等微型數(shù)字化產(chǎn)品，大到許多的家用電器，車載設備等，嵌入式系統(tǒng)及其應用在電子市場占有了一定的份額，并起了一定的主導作用。北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 I 目 錄 摘 要 ................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 由于嵌入式系統(tǒng)是建立在特定的硬件系統(tǒng)之上，系統(tǒng)的開發(fā)和硬件的關系十分密切，且入市開發(fā)板 為開發(fā)者提供了豐富的設為設備和接口，通過接口可以調試應用程序和打印輸出調試信息。 Linux 操作系統(tǒng)的代碼 的開放性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、強大的網(wǎng)絡功能以及優(yōu)秀的文件系統(tǒng)支持，在嵌入式設備特別是網(wǎng)絡設備中得到了廣泛的應用。高音質播放和低內(nèi)存消耗是各種媒 體播放器所追求的目標。 為了對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程能夠熟練的掌握，學習了一些有關嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術的方法 ，掌握了開發(fā)的基本步驟。 論文首先介紹了 嵌入式系統(tǒng)以及開發(fā)環(huán)境， 然后， 介紹了一些設計過程中的準備北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 2 工作，接著介紹了 MP3 播放器的開發(fā)平臺，闡述了系統(tǒng)各功能的詳細設計與實現(xiàn)。 MP3 播放器的工作原理 MP3 播放器是利用數(shù)字信號處理器 DSP（ Digital Sign Processer）來完成處理傳輸和解碼 MP3 文件的任務的。其中中央處理器和解碼器是整個系統(tǒng)的核心。 解碼器是芯片中的一個硬件模塊，或者說是硬件解碼 ， 它可以直接完成各種格式的 MP3 數(shù)據(jù)流的解碼操作，并輸出 PCM 或 I2S 格式的數(shù)字音頻信號。 主機通訊端口是 MP3 播放器 與 PC 機 之間 交換數(shù)據(jù)的 重要 途徑， PC 機 通過該端口操作 MP3 播放器 存儲設備中的數(shù)據(jù)， 對數(shù)據(jù)進行 拷貝、刪除、復制文件等操作。 在 這里 ，本文需 要介紹一下數(shù)字音頻信號。數(shù)字音頻信號是對模擬信號的一種量化，典型方法是對時間坐標按相等的時間間隔做采樣，對振幅做量化。 MP3 解碼器解碼后的信息屬于數(shù)字音頻信號（數(shù)字音頻信號有不同的格式，最常用的是 PCM 和 I2S 兩種），需要通過 DAC 轉換器變成模擬信號才能推動功放，被人耳所識別。 MP3 播放器 的軟件結構跟硬件是相對應的，即每一個硬件部分都 有相應的軟件代碼，這是因為大多數(shù)的硬件部分都是數(shù)字可編程控制的。 Frame 是一 系 列的幀，個數(shù)由文件大小和幀長來決定，幀是 MP3 文件 中 最小的組成單位，每個 Frame 的長度可能不固定，有 bitrate（比特率） 來決定。這是一份圖象、文字和 MP3 音樂合成的簡報。離開三星公司后， Moon 先生進入了另一家韓國企業(yè) Saehan（世韓）出任總裁，并將他的想法在 Saehan 公司轉變成為了現(xiàn)實，于 1998 年推出了世界上第一臺的 MP3 播放器 ——MPMan F10。播放時可顯示音軌、播放時間，可編排播放順序，支持低音 /中音放大，電池狀態(tài)檢測和顯示，依靠 2 個鎳氫電池也能維持 8 小時播放，即使在現(xiàn)在也并不會顯得落后。 MP3隨身聽已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)年的發(fā)展 ,而隨身聽市場的競爭亦趨于白熱化 ,幾乎每個星期甚至每天都會有新品 MP3 的推出，其發(fā)展的速度實在驚人。基于 MP3 的上述優(yōu)點，他很快成為了深受人們喜愛的音樂媒體，而攜帶方便，小巧精致的 MP3 播放器，也在最近幾年風靡一時，成為了廣大消費者茶余飯后的音樂伴侶。 另外 硬件電路以 Samsung 公司的 ARM9 處理器 ——S3C2440 為中心。 ARM9TDMI 是 ARM9 的處理器核，它采用了哈弗結構，將指令存儲 器和數(shù)據(jù)存儲器分開，在數(shù)據(jù)中止模式時， ARM9TDMI 采用的是基地址重新載入的模式，當出現(xiàn)訪問存儲器數(shù)據(jù)中止時，處理器硬件在數(shù)據(jù)中止指令執(zhí)行前，自動保存相應發(fā)生數(shù)據(jù)中止時基地址寄存器的值。 采用了 64 路相連的分段式 CAMRAM 組織，每個 cache 分為 8 段， 每段 64 行。 綜上所述，本文以 S3C2440 為硬件平臺，基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，設計出了MP3 播放器。 可擴展的處理器結構，以便能夠迅速地開發(fā)出滿足各種應用需求的高性能嵌入式微處理器。 RISC 微處理器 S3C2440 介紹 三星公司推出的 16/32位 RISC 微處理器 S3C2440A, 為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。 S3C2440A 的杰出的特點是其核心處理器 (CPU)，是一個由 Advanced RISC Machines 有限公司設計的 16/32 位 ARM920T 的 RISC 處理器。通過提供一套完整的通用系統(tǒng)外設， S3C2440A 減少整體系統(tǒng)成本和無需配置額外的組件。 JTAG 接口：在 Linux 系統(tǒng)下，通過 JTAG 接口燒寫程序到 Nandflash 中。 音頻輸出：將播放的 MP3 歌曲輸出到音頻輸出端口 FLASH 是一種在可編程期間，存儲的信息在系統(tǒng)掉電后不會丟失的存儲器，具 S3C2440 Reset JTAG 電源轉換 SDRAM FLASH 音頻放大電路 UART USB 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 9 有低功耗，大容量，擦寫速度快等特點。 UART 能夠實現(xiàn) PC 與開發(fā)板間的串口通信。這是指一種高速的數(shù)據(jù)傳輸操作，允許在外部設備和存儲器之間直接讀寫數(shù)據(jù)，既不通過 CPU，也不需要CPU 干預。因此，使整個計算機系統(tǒng)的效率大大提高。在這種情況下，用戶并不知道嵌入式系統(tǒng)的存在，系統(tǒng)控制軟件一般被固化在嵌入式計算機中，嵌入式計算機一般不需要被用戶重新編程，通過特殊的輸入、輸出設備與系統(tǒng)進行交互。應用軟件控制著嵌入式系統(tǒng)的運作和行為，而操作系統(tǒng)則為應用程序提供必要的底層支持，它一般是通過提供應用編程接口 (API)來實現(xiàn)的。 軟件平臺的設計 本文設計的 軟件平臺包括如下 4 個方面的內(nèi)容 ： Boot Loader 引導程序 Linux 內(nèi)核 設備驅動程序 應用程序 Boot Loader 引導程序能實現(xiàn)系統(tǒng)的快速引導，首先完成對 CPU 環(huán)境的最初初始化，如：芯片引腳、外部控制器、輸入輸出設備等，然后負責將 Linux 內(nèi)核加載到內(nèi)存，將控制權交給內(nèi)核初始化程序。Linux 內(nèi)核由內(nèi)存管理、進程管理、定時器中斷管理、模塊管理、虛擬文件系統(tǒng)、接口文件系統(tǒng)、設備驅動程序、進程間通信、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)啟動等構成。在本設計中，主要進行了字符設備的驅動，聲卡驅動，以及 USB 驅動等。 UBOOT 分析與移植 BootLoader 簡介 引導加載程序是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼。 UBOOT 啟動流程分析 UBOOT 分為兩個階段，其中依賴于 CPU 體系結構的代碼都存放在階段一中，而且通常用匯編語言來實現(xiàn)。 如圖 31 所示，圖中從基本硬件初始化到跳轉到 STAGE2 的入口處為第一階段，初始化硬件設備是第二階段。 為了將 2440V3開發(fā)板的信息編譯進 uboot，需要修改當前目錄下的Makefile。 鍵入命令后，如顯示 “ Configuing for 2440V3 board...” 則說明上述配置修改成功。故而，需要修改源代碼，將其對開發(fā)板硬件的初始化適用于 2440V3。 D、 S3C2440設置時鐘頻率 和 CAMDIVN有關系 ,S3C2410里沒有 CAMDIVN,所以添加文件： include/ 中的 結構體： S3C24X0_CLOCK_POWER添加CAMDIVN S3C24X0_REG32 CAMDIVN。 clkdiv = clk_powerCLKDIVN。 break。 S3C2440_CAMDIVN_HCLK4_HALF) ? 8 : 4。 break。 clkdiv = clk_powerCLKDIVN。 break。 S3C2440_CAMDIVN_HCLK4_HALF) ? 8 : 4。 break。 S3C24X0_REG32 NFCONT。 S3C24X0_REG32 NFMECCD0。 S3C24X0_REG32 NFESTAT0。 S3C24X0_REG32 NFMECC1。 H、 添加 里要使用的函數(shù) static inline S3C2440_NAND * const S3C2440_GetBase_NAND(void) 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 17 { return (S3C2440_NAND * const)S3C2410_NAND_BASE。它依次成了 MMU 和 Cache 的開啟，并且調用函數(shù)解壓內(nèi)核，最后通過調用 call_kerne()函數(shù)進入非壓縮內(nèi)核 Image 的啟動。在之后設置的 uboot 引導參數(shù)，要將其設置為內(nèi)核所在分區(qū)的地址；最后制作的文件系統(tǒng)也要放到相應分區(qū)。 文件系統(tǒng) 的設計 Linux 支持多種文件系統(tǒng)，不同的文件系統(tǒng)類型也有著各自的特點。在本設計中采用了 Jffs2 作為文件系統(tǒng) Jffs2 文件系統(tǒng) 介紹 Jffs2 文件系統(tǒng)主要應用與 NOR 型的存儲設備中，它最主要的特點是可讀寫、支持數(shù)據(jù)壓縮，掉電不易失， 在掉電時會自動保存數(shù)據(jù)， 為系統(tǒng)提供了一種安全的保護模式 。 /sbin 目錄 ： 該目錄下存放系統(tǒng)命令 ,即只有管理員能夠適用的命令。 /home 目錄 ： 即用戶目錄 ,它是可選的 .在該目錄下有一個以用戶名命名的子目錄 ,用于存放用戶相關的配置文件。 /proc 目錄 ： 這是一個空目錄 ,常作為 porc 文件系統(tǒng)的掛接點。根文件系統(tǒng)是存放 Linux 系統(tǒng)所必須的配置文件、庫文件、腳本、設備文件 和其他特殊文件的地方 ，其中配置文件用來初始化和布局文件系統(tǒng)，庫文件和腳本是從編程角度上來說的，它們?yōu)槌绦虼a中的頭文件提供服務，設備文件用來存放設備驅動。 在設計過程中，本設計采用了 BusyBox 來為系統(tǒng)提過 Linux 的命令集和必要的庫文件。 創(chuàng)建 etc 目錄 回到文件系統(tǒng)的根目錄，創(chuàng)建 etc 目錄并在其中創(chuàng)建初始化腳本 inittab： 在 inittab 中輸入以下代碼 ::sysinit:/etc/ ::askfirst:/bin/sh ::shutdown:/bin/umount –a –r 在當前的 etc 目錄下創(chuàng)建 目錄并在 目錄下創(chuàng)建 rcS： !/bin/sh echo ―Hello world!‖ mount –t sysfs none /sys moun