【文章內(nèi)容簡介】 涉及工作 第二章 系統(tǒng)分析 1. 系統(tǒng)通用模型 MPlayer 能使用眾多本地的 Xanim， RealPlayer 和 Win32 DLL 編解碼器，可播放 MPEG、 VOB、 AVI、 OGG、 VIVO、 ASF/WMV、 QT/MOV、 FLI、 RM、 NuppelVideo、 yuv4mpeg、 FILM、 RoQ 文件。 MPlayer 的另 一個大的特色是支持廣泛的輸出設(shè)備，它可以在 X1 Xv、 DGA、 OpenGL、 SVGAlib、 fbdev、 Aalib、 DirectFB 下工作，而且你也能使用 GGI 和 SDL(由此使用它們支持的各種驅(qū)動模式）和一些 低級的硬件相關(guān)的驅(qū)動模式。這個播放器能很穩(wěn)定地播放被破壞的 MPEG 文件，并且它能播放 Windows Media Player 都打不開的有損壞的 AVI 文件，甚至，沒有索引部分的 AVI 文件也可以播放。 實現(xiàn) MPlayer 的嵌入式移植，主要采用以下的模型，即 X86PC 機上 MPlayer 的實現(xiàn) +S3C2410 開發(fā)板上的移植。如圖 21所示： 圖 21 MPlayer 的嵌入式移植模型 (1)X86PC 機上 MPlayer 的實現(xiàn)通過編譯 MPlayer 源文件、解碼庫、 GUI文件、字體文件，完成 X86PC 機上 MPlayer 的實現(xiàn)。 (2)ARM2410s 開發(fā)板上的移植 QT制作播放器的 GUI，并實現(xiàn)多種視頻文件的播放。最終完成向 ARM2410s 開發(fā)板的移植工作。 2. 系統(tǒng)主要任務(wù)和目標 S3C2410 屬于精簡指令集 CPU，定點計算，沒有 MMX（ Multi Media eXtension，多媒體擴展指令集）指令，不支持硬件浮點計算，對大尺寸多媒體的編解碼能力仍顯不足，因而應(yīng)用在真正媒體播放場合性能達不到要求。但 S3C2410 與高端處理器相比價格低廉，通過合理的設(shè)計系統(tǒng)軟硬件，可以實現(xiàn)低端的視頻應(yīng)用，用于衡量 MPlayer 移植的可行性。 主要研究內(nèi)容 針對 MPlayer 開源的特性，充分了解 MPlayer 的運行原理。 研究各種視頻格式的原理、結(jié)構(gòu)，為 MPlayer 播放這些視頻格式提供支持。 實現(xiàn) X86PC 機向 ARM2410s 平臺的移植并調(diào)試。 研究 QT 圖形界面設(shè)計的詳細過程。 主要目標 系統(tǒng)操作簡單，易于使用。簡潔明了的圖形化操作界面能夠使操作人員很快地熟悉系統(tǒng)的使用，從而提高用戶體驗。因此在開發(fā)本系統(tǒng)時力求軟件的簡單易用性，只需點擊按鈕即可進行 MPlayer 的控制操作。 可靠性好，系統(tǒng)穩(wěn)定。 為加強用戶體驗，在簡化操作的同時，要保證系統(tǒng) CPU 占用率保持在合理的范圍，使視頻能正常、流暢地播放。 可維護性好。各模塊相互獨立，便于修改和更新。 在實現(xiàn)此系統(tǒng)的過程中盡量遵循開放性標準，提高代碼的重用性。 3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 本次畢業(yè)設(shè)計基于嵌入式平臺的 MPlayer 移植是主要圍繞 Linux 主機和ARM2410s 開發(fā)板，按照嵌入式開發(fā)流程進行的設(shè)計與開發(fā)。 ARM2410s 開發(fā)板作為服務(wù)器端，作為 MPlayer 的播放屏幕和控制屏幕。移植成功的 MPlayer 能夠在開發(fā)板上實現(xiàn)視頻的控制。 Linux 機作為監(jiān)控主機，進行播放信息的監(jiān)控， CPU 占用等一系列參數(shù)的測定。 ARMLinux 端 ARMMPlayer 模塊：編譯在 ARM2410s 開發(fā)板上運行的 MPlayer ARMLinuxgcc 模塊：實現(xiàn) ARM 環(huán)境下編譯環(huán)境的搭建。 MINICOM 模塊：實現(xiàn) X86PC 機與 ARM 端的通信模塊。進行 ARM 端的連接，掛載，運行等操作。 內(nèi)核燒錄模塊：重新編譯并燒錄內(nèi)核，消除音頻 BUG。 X86PC 端 X86MPlayer 模塊：采用 GCC 編譯器，編譯 X86PC 端能夠播放的 MPlayer 版本。 視頻格式分析模塊：將服務(wù)器端播放的視頻狀態(tài)以及 CPU 占用等一 系列參數(shù)直觀地顯示在客戶端主機上。 GUI 模塊：實現(xiàn)在 ARM410s 開發(fā)板上進行視頻控制。 Linuxgcc 模塊：實現(xiàn) X86PC 環(huán)境下編譯器的搭建。 4. 系統(tǒng)選用的開發(fā)工具 UPNETARM2410S 嵌入式開發(fā)平臺 咱們用的是 zlg magicarm2410，和這個博創(chuàng)是 2 個公司出的，不要混淆了 ! 本系統(tǒng)平臺采用 Samsung 公司的處理器 S3C2410。該處理器內(nèi)部集 成了 ARM 公司 ARM920T 處理器核的 32 位微控制器，資源豐富，帶獨立的 16KB 的指令 Cache 和 16KB 數(shù)據(jù) Cache、 LCD 控制器（最高 4K 色 STN 和 256K 彩色 TFT，一個 LCD 專用 DMA）、 RAM 控制器、 NAND 閃存控制器、 3 路 UART、 4 路帶外部請求線的 DMA、 4 個 PWM 定時器和一個內(nèi)部定時器、看門狗定時器、并行 I/O 口、 8 通道 10 位 ADC、觸摸屏接口、一個多主 IIC 總線、一個 IIS 總線控制器、 117 個通用 IO、 24 個外部中斷、 2 個 USB 接口控制器、 2 路 SPI，主頻最高可達 203MHz、芯片內(nèi)置 PLL。在處理器豐富資源的基礎(chǔ)上，還進行了相關(guān)的配置和擴展，平臺配置了 16MB 16 位的 Flash 和 64MB 32 位的 SDRAM。通過以太網(wǎng)控制器芯片 DM9000E 擴展了一個網(wǎng)口，另外引出了一個 HOST USB 接口。 16/32 位精簡指令體系結(jié)構(gòu)，使用支持 ARM 調(diào)試的體系結(jié)構(gòu) ARM920TCPU 核的強大指令集，指令緩存（ cache）、數(shù)據(jù)緩存、寫緩沖和物理地址 TAG RAM，減小了對主存儲器帶寬和性能的影響， ARM 帶 MMU（ Multi Media eXtension，多媒體擴展指令集）的先進的體系結(jié)構(gòu)，支持 Wince、 Epoc3 Linux。UPNETARM2410S 嵌入式開發(fā)平臺如下圖 22 所示： 圖 22 UPNETARM2410S 嵌入式開發(fā)平臺 Linux 操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動 軟作為件、系統(tǒng)內(nèi)核、 設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點：能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及應(yīng)用程序。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌 入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用 的專用性等方面具有較為突出的特點。 幾種代表性嵌入 式操作系統(tǒng)比較（如下表 21 所列）： 表 21 四款嵌入式系統(tǒng)優(yōu)缺點對比列表 VxWorks 美國 WindRiver 公司于 1983 年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實 時操作系統(tǒng)（ RTOS），良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi) 核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌人式實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域 逐漸占據(jù)一席之地。具有微內(nèi)核結(jié)構(gòu)可裁剪；任務(wù)管理高 效；任務(wù)間通訊靈活；微秒級的中斷處理；支持 POSIX 實時擴展標準和多種物理介質(zhì)及標準完整的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等優(yōu)點。然而由于是專用操作系統(tǒng)，其 價 格昂貴，一般不通供源代碼，軟件的開發(fā)和維護成本都非 常高，支持的硬件數(shù)量也有限。 Windows CE 對 Windows 系列有較好的兼容性。其中 是一種 針對小容量、移動式、智能化、 32 位、了解設(shè)備的模塊化 實時嵌人式操作系統(tǒng)。它是從整體上為有限資源的平臺設(shè) 計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)操作系統(tǒng)。它的模塊化 設(shè)計允許它對從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電 子設(shè)備進行定制。但是由于沒有開放源代碼，使應(yīng)用開發(fā) 15 人員很難實現(xiàn)產(chǎn)品定制；在效率、功耗方面表現(xiàn)也并不出 色，占 用過多的系統(tǒng)內(nèi)存，運用程序龐大；版權(quán)許可費也 是廠商不得不考慮的因素。 μ C/OSⅡ μ C/OSⅡ是著名的源代碼公開的實時內(nèi)核，是專為嵌入式 應(yīng)用設(shè)計的，可用于 8 位、 16 位和 32 位單片機或數(shù)字信 號處理器（ dsp）。主要特點：公開源代碼；便于移植； 可固化；可裁剪；占先式；多任務(wù)；函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí) 行時間具有可確定性。由于僅是一個實時內(nèi)核，這就意味 著它不能提供給用戶一些 API 函數(shù)接口，還有很多工作需 要用戶自己去完成。 嵌入式 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)的研究熱點，最大的特點是 :1 源代碼 公 開，系統(tǒng)遵循世界標準規(guī)范，特別是遵循開放系統(tǒng)互連國 際標準，文檔資料齊全可修改性強。支持多種體系結(jié)構(gòu)， 凡遵循國際標準所開發(fā)的硬件和軟件，都能彼此兼容。 2 多用戶：系統(tǒng)資源可以被不同用戶各自擁有使 用，互不影響。 3 多任務(wù)： Linux 系統(tǒng)調(diào)度每一個進程平 等地訪問微處理器。 4 良好的用戶界面： Linux 向用戶提 供了兩種界面：命令行界面和圖形用戶界面。 5設(shè)備獨立 性： Linux 內(nèi)核具有高度適應(yīng)能力，用戶可以修改內(nèi)核源 代碼，以便適應(yīng)新增加的外部設(shè)備。 6豐富的網(wǎng)絡(luò)功能： Linux 為用戶提供了優(yōu) 于其他操作系統(tǒng)的完善強大的網(wǎng)絡(luò) 功能。 7 可靠的系統(tǒng)安全： Linux 采取了許多安全技術(shù)措 施，包括對讀、寫進行權(quán)限控制、帶保護的子系統(tǒng)、審計 跟蹤、核心授權(quán)等，這為網(wǎng)絡(luò)多用戶環(huán)境中的用戶提供了 必要的安全保障。 8 良好的可移植性： Linux 是一種可移 植的操作系統(tǒng)，能夠在從微型計算機到大型計算機的任何環(huán)境中和任何平臺上運行。可移植性為運行 Linux 的不同 計算機平臺與其他任何機器進行準確而有效的通信提供 了手段。但是在嵌入式系統(tǒng)上運行 Linux 的一個缺點是 Linux 體系提供實時性能需要添加實時軟件 模塊，而這些 模塊運行的內(nèi)核空間正是操作系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)度策略、硬件中 斷異常和執(zhí)行程序的部分。一旦出現(xiàn)代碼錯誤就可能會破 壞操作系統(tǒng)從而影響整個系統(tǒng)的可靠性。 對比了幾款代表性的嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點，發(fā)現(xiàn)嵌入式 Linux 各方面有點突出，性價比高，比較合適本畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)，所以在開發(fā)板端和主機端都選用嵌入式 Linux 作為操作系統(tǒng)。 HEX EDIT 十六進制查看器。進行視頻格式的分析，采集，為 MPlayer 播放多種視頻格式提供支持。如圖 23 為 HEX EDIT 的用戶界面： HEX EDIT 的用戶界面 圖 23 HEX EDIT 的用戶界面 GCC 編譯器 Linux 系統(tǒng)下的 GCC(GNU C Compiler)是 GNU 推出的功能強大、性能優(yōu)越的多平臺編譯器，是 GNU 的代表作品之一。 GCC 是可以在多種硬體平臺上編譯出可執(zhí)行程序的超級編譯器，其執(zhí)行效率與一般的編譯器相比平均效率要高 20%～ 30%。 GCC 編譯器能將 C、 C++語言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、連接成可執(zhí)行文件，如果沒有給出可執(zhí)行文件的名字， GCC 將生成一個名為 的文件。在 Linux 系統(tǒng)中，可執(zhí)行文件沒有統(tǒng)一后綴，系統(tǒng)從文件的屬性來區(qū)分可執(zhí)行文件和不可執(zhí)行文件， GCC 則通過后綴來區(qū)別輸入文件的類別。 使用 GCC 由 C 語言源文件生成可執(zhí)行文件的過程不僅僅是編譯的過程，而要經(jīng)歷四個相互關(guān)聯(lián)的步驟：預(yù)處理 (也稱預(yù)編譯， Preprocessing)、[1】 編譯 (Compilation)、匯編 (Assembly)和連接 (Linking) 。命令 GCC 首先調(diào)用 cpp 進行預(yù)處理，在預(yù)處理過程中，對源代碼文件中的文件包含(include)、預(yù)編譯語句 (如宏定義 define 等 )進行分析。接著調(diào)用 cc1 進行編譯，這個階段根據(jù)輸入文件生成以 .o 為后綴的目標文件。匯編過程是針對匯編語言的步驟，調(diào)用 as 進行工作，一般來講， .S 為后綴的匯編語言源代碼文件和匯編、 .s 為后綴的匯編語言文件經(jīng)過預(yù)編譯和匯編之后都生成以 .o 為后綴的目標文件。當所有的目標文件都生成之后， GCC 就調(diào)用 ld 來完成最后的關(guān)鍵性工作，這個階段就是連接。在連接階段，所有的目標文件被安排在可執(zhí)行程序中的恰當位置，同時，該程序所調(diào)用到的庫函數(shù)也從各自所在的檔案庫中 連到合適的地方。以上就是 GCC 的執(zhí)行過程。如圖 24 為 GCC 流程結(jié)構(gòu)圖： 24 GCC 流程結(jié)構(gòu)圖 5. 可行性分析 本次畢業(yè)設(shè)計是要實現(xiàn)多種播放格式的 MPLAYER 嵌入式移植實現(xiàn)，其中有兩個最困難的部分： 由于 MPlayer 和 GCC 編譯器不兼容的問題，需要選擇合適的