【正文】 配 、 UDA1341的初始化、 IIS總線和 L3接口 （混音器控制接口）的設(shè)置 ,注冊(cè) audio設(shè)備 和 mixer設(shè)備等功能 。以錄音為例，系統(tǒng)使用緩存 2存放音頻設(shè)備量化好的聲音， CPU(應(yīng)用程序 )則處理緩存 1中的聲音數(shù)據(jù)；當(dāng) Codec設(shè)備填充完緩存 2，它移向緩存 1填充數(shù)據(jù)，而 CPU轉(zhuǎn)向處理緩存 2里的數(shù)據(jù)；不斷交替循環(huán)，如圖 32所示。為了解決音頻應(yīng)用 I/O數(shù)據(jù)量大的問題，最簡單易行的方法是使用比較大的緩存區(qū)域。對(duì)緩存區(qū)塊的大小控制通過對(duì) audio_buf中的對(duì)應(yīng)字段設(shè)置實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)采樣參數(shù)計(jì)算出緩沖段的大小 (程序也可指定緩沖區(qū)的第三章 音頻模塊的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 23 大小 ),分配對(duì)應(yīng)的 DMA空間 給 設(shè)備使用 。如計(jì)算機(jī)已經(jīng)足夠強(qiáng)大來運(yùn)行實(shí)時(shí)軟件音頻解碼器甚至是編碼器 :因特網(wǎng)的快速接入 ； 聲卡的使用等。 MPEG聲音的每一個(gè)層都自含 子帶 編碼器，其中包含如圖 46所示的 “ 時(shí)間 頻率多相濾波器組 ” 、“ 心理聲學(xué)模型 (計(jì)算掩蔽特性 )” 、 “ 量化和編碼 ” 和 “ 數(shù)據(jù)流幀包裝 ” ，而高層 子帶編碼 可使用低層 子帶 編碼的聲音數(shù)據(jù)。層 3編碼器的詳細(xì)框圖如圖 410所示。比特分配信息告訴解碼器每個(gè)樣本由幾位表示，比例因子用 6比特表示，解碼器使用這個(gè) 6比特的比例因子乘逆量化器的每個(gè)輸出樣本值，以恢復(fù)被量化的子帶值。 基于上述原因，本論文的音頻廣播系統(tǒng)傳輸?shù)囊纛l格式采用 MP3格式。MPEG1 Layer Ⅲ 是 MPEG1國際標(biāo)準(zhǔn)音頻 (ISO/IEC 11172)第三層編碼 /解碼算法，它 一出現(xiàn)就成為因特網(wǎng)上音頻傳送的主要工具，概括其原因有以下幾個(gè)因素： 標(biāo)準(zhǔn)的開放性 MPEG是作為一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)定義的。 ioctl的控制由函數(shù) static int s3c2410_mixer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)和 static int s3c2410_audio_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, uint cmd, ulong arg)來實(shí)現(xiàn) 音頻數(shù)據(jù)的播放與錄制 音頻數(shù)據(jù)的錄制和播放對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序里的函數(shù) read()和 write(),當(dāng)內(nèi)存和 DMA已設(shè)置完成 ,錄音和回放的相關(guān)程序也就易于實(shí)現(xiàn)了 。對(duì)較大的緩存區(qū)的操作轉(zhuǎn)變成對(duì)較小的緩沖區(qū)塊的操作，在不增加緩存區(qū)操作時(shí)間的情況下提供較大的緩存。例如使用“ 8kHz/8位 /單工” 的采樣方式錄音，音頻芯片產(chǎn)生 64kbps的數(shù)據(jù)流量。 三星公司的 DMA控制器沒有內(nèi)置 DMA存儲(chǔ)區(qū)域，在驅(qū)動(dòng)程序中必須為音頻設(shè)備分配 DMA緩存區(qū) 。 參數(shù) fd是設(shè)備文件的標(biāo)志符 ，它是在設(shè)備打開時(shí)獲得的；如果設(shè)備比較復(fù)雜，那么對(duì)它的控制請(qǐng)求相應(yīng)地也會(huì)有很多種，參數(shù) request的目的就是用來區(qū)分不同的控制請(qǐng)求；通常說來，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)還需要有其他參數(shù)，這要根據(jù)不同的控制請(qǐng)求才能確定，并且可能是與硬件設(shè)備直接相關(guān)的。 參數(shù) fd是設(shè)備文件的標(biāo)志符，它是通過之前的 open系統(tǒng)調(diào)用獲得的；參數(shù) buf是指向緩沖區(qū)的字符指針，它用來保存從聲卡獲得的數(shù)據(jù)；參數(shù)count則用來限定從聲卡獲得的最大字節(jié)數(shù)。 而從該設(shè)備讀數(shù)據(jù) ,則意味著激活聲卡上的 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行錄音。 select系統(tǒng)調(diào)用在檢查與設(shè)備文件相關(guān)的文件描述符時(shí)使用 select入口點(diǎn) [5]。 ? write入口點(diǎn)。 ? close入口點(diǎn)。這部分程序在執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)仍認(rèn)為與進(jìn)行調(diào)用 的進(jìn)程屬于同一個(gè)進(jìn)程，只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài)，可以在其中調(diào)用 sleep()等與進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。 ? 打開了代表著目標(biāo)設(shè)備的文件，即建立起與設(shè)備的連接后，可以通過 read()、 write()、 ioctl()等常規(guī)的文件操作對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行操作。 進(jìn)行嵌入式 Linux系統(tǒng)開發(fā) ,編寫驅(qū)動(dòng)程序的工作量占整個(gè)系統(tǒng)工作量的三分之一甚至還多 ,而且驅(qū)動(dòng)程序編寫的好壞直接影響到硬件設(shè)備性能的發(fā)揮 ,在整個(gè)系統(tǒng)中占有極為重要的作用 [11]。 (2)作為 loop設(shè)備掛接 RAMdisk鏡像 ： mkdir /mnt/initrd mount t ext2o loop /mnt/initrd 這樣 /mnt/initrd目錄就對(duì)應(yīng) 。 在配置工作完成后，就可以進(jìn)行內(nèi)核編譯。這五個(gè)部分的大小可以根據(jù)使用時(shí)的實(shí)際程序所占的空間大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。 內(nèi)核的移植、配置和編譯 標(biāo)準(zhǔn) Linux內(nèi)核相對(duì)于資源受到限制的嵌入式系統(tǒng)來說過于龐大，因此要將其移植到嵌入式系統(tǒng)上，就需要將 Linux內(nèi)核根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)的情況進(jìn)行剪裁、配置，并對(duì)配置好的內(nèi)核進(jìn)行編譯生成內(nèi)核 鏡像 文件。 （ 4）為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。為了獲得更快的執(zhí)行速度，通常把階段 2加載到 RAM空間來執(zhí)行。以 root的身份完成以下步驟： export PATH=$PATH:/usr/local/arm/； 開發(fā)主機(jī)安裝桌面的 Linux系統(tǒng)（ Fedora core 3），目標(biāo)板和主機(jī)之間使用串口和以太網(wǎng)兩種連接方式。 (1)搭建交叉編譯開發(fā)環(huán)境，配置主機(jī)的開發(fā)環(huán)境等工作； (2)配置編譯 uboot，并將其燒寫到目標(biāo)平臺(tái)的到 Flash上； (3)配置和編譯 Linux kernel。該芯片的突出特點(diǎn)是使用靈活，其物理層接口、數(shù)據(jù)傳輸模式和工作模式等都可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，通過內(nèi)部寄存器設(shè)置來適應(yīng)不同的環(huán)境。作為一種非易失性存儲(chǔ)器， Flash在系統(tǒng)中通常用于存放主程序代碼，常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需 要保存的用戶數(shù)據(jù)等。 下面所討論的就是基于 ARM920T內(nèi)核的 S3C2410X處理器的硬件開發(fā)平臺(tái)，以及在此基礎(chǔ)上移植 Linux 。本論文采用的是 UDA1341音頻處理芯片，編寫其相應(yīng)得音頻驅(qū) 動(dòng)程序，并將其加入到 Linux 。 基于 IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膹V播系統(tǒng)可方便地應(yīng)用于已建成的以太網(wǎng)系統(tǒng)中，可采用成熟的綜合布線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，便于擴(kuò)展和管理，智能性較強(qiáng)，能動(dòng)態(tài)分組或單點(diǎn)廣播，是一種新型的智能有線廣播系統(tǒng)。如果采用智能化網(wǎng)絡(luò)音頻設(shè)備則可通過控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分組廣播或單點(diǎn)廣播 ，提高了系統(tǒng)的靈活性。音頻矩陣切換器將音源播出的音頻信號(hào)選擇切換，分給不同的區(qū)域相同或不同的音源。 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及表現(xiàn)出來的諸多優(yōu)勢，在未來的智能建筑中，IP技術(shù)將處于主導(dǎo)的核心地位。 隨著智能建筑的發(fā)展， 將建筑物的各弱電子系統(tǒng)集成在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間信息、資源和任務(wù)共享，是智能樓宇的發(fā)展方向。 第五章講述了在嵌入式 Linux 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)廣播的方法。該終端采用 ARM9 嵌入式處理器和 Linux 系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì) MP3 音頻進(jìn)行軟件解碼回放，具有良好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，能夠滿足智能樓宇廣播系統(tǒng)的要求。數(shù)字音頻處理已經(jīng)成為專業(yè)音頻領(lǐng)域的一種趨勢。 第三章介紹了嵌入式 Linux 系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)方法，并重點(diǎn)講述了音頻設(shè)備的編程，對(duì) UDA1341 驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 Linux。 布線缺乏靈活性，無法通過簡單的管理設(shè)備改變線路的功能。目前國內(nèi)尚無一套成熟的應(yīng)用于智能建筑的 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播系統(tǒng)產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)碼 功能 、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、組建結(jié)構(gòu)方案、系統(tǒng)規(guī)模等均需作深入的研究開發(fā)工作。 研究意義 本 文提出的數(shù)字化廣播系統(tǒng) 有 很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值 ， 與傳統(tǒng)廣播相比它有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢： (1) 以太網(wǎng)在傳輸音頻信號(hào)的同時(shí)，還可同時(shí)傳輸控制信號(hào)，從而對(duì)系統(tǒng)的分組模式和重復(fù)信息、文本信息、郵件信息等進(jìn)行智能化管理。 (4) 低成本。本論文是用韓國 三星半導(dǎo)體公司的 S3C2410X處理器，它是一款基于 ARM920T內(nèi)核的 16/32位 RISC嵌入式處理器。隨著對(duì)系統(tǒng)性能要求的提高和開發(fā)技術(shù)的成熟， ARM9有逐漸占領(lǐng)高端市場的趨勢。本系統(tǒng)使用兩片三星的 K4S561632ETC75芯片構(gòu)建 32位的 SDRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)。 CS8900A為 100引腳的 TQFP封裝的芯片，是適合細(xì)小板型、對(duì)成本變化敏感的以太網(wǎng)應(yīng)第二章 系統(tǒng)硬件及操作系統(tǒng)的移植 7 用產(chǎn)品的理想產(chǎn)品。 以 太 網(wǎng) 接 口連 接 到 交 換 機(jī)音 頻 輸 出電 源 輸 入串 口 ， 調(diào) 試 時(shí) 使 用 。交叉編譯工具主要包括針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的編譯器gcc、目標(biāo)系統(tǒng)的二進(jìn)制工具 binutils、目標(biāo)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) c庫 glibc和目標(biāo)系統(tǒng)的 Linux內(nèi)核頭文件。以 root身份登錄，第二章 系統(tǒng)硬件及操作系統(tǒng)的移植 9 完成下面的操作： BootLoader的啟動(dòng)過程大多數(shù)分為 2個(gè)階段 。通常包括以下步驟： （ 1）初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。 復(fù)制 smdk2410目錄中的內(nèi)容： cp smdk2410/* s3c2410 在 include/config/目錄下復(fù)制 ： cp 修改 ARM 編譯器的目錄名及前綴； 測試配置： make disclean； make s3c2410一 config； make (6) 調(diào)試 Uboot源代碼，直到 Uboot在開發(fā)板上正常啟動(dòng)； 第二章 系統(tǒng)硬件及操作系統(tǒng)的移植 11 (7) 燒寫 Uboot到 Flash。 ARCH :=arm CROSS_COMPLIE=/usr/local/arm/然后修改相關(guān)的文件。選擇的原則是將與內(nèi)核其它部分關(guān)系較遠(yuǎn)部分且不經(jīng)常使用的部分功能代碼編譯成為可加載模塊，有利于減小內(nèi)核的長度，減小內(nèi)核消耗的內(nèi)存，簡化該功能相應(yīng)的環(huán)境改變時(shí)對(duì)內(nèi)核的影響。在內(nèi)核啟動(dòng)之前，通常需要把 EXT2文件系統(tǒng)的壓縮鏡像解壓到內(nèi)存指定位置，然后就可把 RAMdisk設(shè)備掛載成根文件系統(tǒng)。系統(tǒng)復(fù)位后， Linux系統(tǒng)就可以完全自動(dòng)地從本地 Flash啟動(dòng)了 [ 7]。這意味著： ? 由于每一個(gè)設(shè)備至少由文件系統(tǒng)的一個(gè)文件代表，因而都有一個(gè)第三章 音頻模塊的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 15 “ 文件名 ” 。 一般 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為三個(gè)主要部分。對(duì)字符設(shè)備文件進(jìn)行打開操作，都會(huì)調(diào)用設(shè)備的 open入口點(diǎn)。從設(shè)備上讀數(shù)據(jù)。執(zhí)行讀、寫之外的操作。 它們定義如下 [13]: static struct file_operations s3c2410_audio_fops= { llseek: s3c2410_audio_llseek, write: s3c2410_audio_write, read: s3c2410_audio_read, poll: s3c2410_audio_poll, ioctl: s3c2410_audio_ioctl, open: s3c2410_audio_open, close: s3c2410_audio_close }。如果 open系統(tǒng)調(diào)用能夠成功完成，它將返回一個(gè)正整數(shù)作為文件標(biāo)志符，在隨后的系統(tǒng)調(diào)用中需要用到該標(biāo)志符。 如果 write 系統(tǒng)調(diào)用成功完成，它將返回向聲卡實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)；如果 write 系統(tǒng)調(diào)用 失敗，它將返回 ?1，同時(shí)還會(huì)設(shè)置全局變量 error，來指明是什么原因?qū)е铝隋e(cuò)誤的發(fā)生。 具體流程如圖 31所示。 使用這種方法處理音頻數(shù)據(jù)，能夠提高系統(tǒng)的并行能力。但實(shí)際上大的緩存區(qū)需要更長的填充時(shí)間，在使用時(shí) 會(huì)出現(xiàn)延時(shí)，并可能占用過多 CPU資源。 UDA1341 的 ioctl 系統(tǒng)調(diào)用 ioctl可以 調(diào)整音頻設(shè)備的緩存區(qū)參數(shù) ,為提高應(yīng)用程序的音頻質(zhì)量提供了接口 。 設(shè)備的卸載由注銷函數(shù) close()來完成。 高壓縮比和良好的音質(zhì) MP3的高壓縮比和幾乎接近 CD的音質(zhì)，以 CD音質(zhì)的 Wave文件來說，如抽樣分辨率為 16bit,抽樣頻率為 44. 1 kHz，聲音模式為立體聲，那么存儲(chǔ) 1分鐘 CD音質(zhì)的 Wave文件需要約為 10M的存儲(chǔ)空間，而 MP3可以采用64kbit/s. 96kbit/s,128kbit/s等采樣頻率，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。 MPEG的聲音數(shù)據(jù)分成幀 (frame)，層 1每幀包含 384個(gè)樣本的數(shù)據(jù)，每幀由 32個(gè)子帶分別輸出的 12個(gè)樣本組成。 分 解 濾 波 組動(dòng) 態(tài) 窗 口 的M D C T。 子 帶 濾 波 器 0子 帶 濾 波 器 1子 帶 濾 波 器 2子 帶 濾 波 器 3子 帶 濾 波 器 3 1層 1 幀層 2 、 3 幀1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本1 2 個(gè)樣 本聲 音 樣本 輸 入…… 圖 49 子帶樣本 Fig 49 subband samples MPEG編碼器的輸入以 12個(gè)樣本為一組，每組樣本經(jīng)過時(shí)