【正文】 、進程間通信、網(wǎng)絡管理、系統(tǒng)啟動等構成。 在本設計中采用了 UBOOT作為 Boot Loader 引導程序，當打開 MP3 播放器的電源開關時，系統(tǒng)會自動加載 Linux引導程序。 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。和通用計算機不同，嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率的設計，量體采用，去除冗余，盡量以最小的系統(tǒng)、最低的成本去實現(xiàn)目標功能。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。硬件包括處理器／微處理器、存儲器及外設器件和 I／ O 端口、圖形控制器等。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。它包括硬件和軟件兩部分。因此，使整個計算機系統(tǒng)的效率大大提高。 CPU 除了在數(shù)據(jù)傳輸開始和結束時做一點處理外，在傳輸過程中 CPU 可以進行其他的工作。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。 S3C2440 的 UART 提供了三個同步串行 IO口，第一個串口都可以使用中斷模式和 DMA 模式，換句話說就是 UART 可以產(chǎn)生一個中斷或者是 DMA 請求使數(shù)據(jù)在 CPU 和 UART 之間進行傳遞。 UART 能夠實現(xiàn) PC 與開發(fā)板間的串口通信。 SDRAM 存取速度遠遠大于 FLASH 存儲器，而且具有讀、寫屬性。 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。 開關鍵：搬動開關鍵，讓開發(fā)板運行或關閉。 JTAG 接口：在 Linux 系統(tǒng)下，通過 JTAG 接口燒寫程序到 Nandflash 中。另外一個是 2M Nor Flash，掉電易失。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。這一結構具有獨立的 16KB 指令 Cache 和 16KB 數(shù)據(jù) Cache。 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。其低功耗，簡單，優(yōu)雅，且全靜態(tài)設計特別適合于對成本和功率敏感型的應用。 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。 ARM9 系列微處理器主要應用于無線設備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機項盒、高端打印機、數(shù)字照相機和 數(shù)字攝像機等。 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。 具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。 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。 經(jīng)濟可行性分析 本設計是在 Linux 環(huán)境下的進行編程實現(xiàn)的， Linux 是免費、開源的，使用的硬件平臺是 S3C2440，價格便宜，運行穩(wěn)定，也可方便的移植到其他平臺。 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。主要對 ARM9TDMI 的指令和數(shù)據(jù)地址接口提供傳輸和訪問允許檢查，提供地址信號的傳輸和保護規(guī)劃。 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。 ARM920T 核由 ARM9TDMI、存儲管理單元 (MMU)和高速緩存三部分組成。 另外 硬件電路以 Samsung 公司的 ARM9 處理器 ——S3C2440 為中心。該播放器是基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)、以 S3C2440為硬件平臺?；?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。然而，在眾多的廣告當中，有一條卻特別引起了筆者的注意，那就是以 艾諾 為首的廠商所提出的 ‖音畫雙絕 ‖的概念，在筆者看來，這不僅僅是一個概念，一個名稱，它更是一種潮流的趨勢。 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。 雖然沒有引起人們太多的注意，但 MPMan F10 的出現(xiàn)從此便啟動了 MP3 市場，韓國的許多公司都開始了對 MP3 的研發(fā)和生產(chǎn)。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。 MPMan F10 的體積為，約有四個 軟盤堆疊起來這么大，體重為 65 克，可謂非常輕巧。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?？上У氖?，當時三星正在進行組織重整，無暇兼顧 Moon 的發(fā)展提案。這是一份圖象、文字和 MP3 音樂合成的簡報。 TAG_V2(ID3V2)到現(xiàn)在共有 4 個版本，但流行的播放軟件一般只支持第 3 版本，它存放在文件的首部，包含了作者，作曲，專輯等信息，但是長度不固定，同時擴展了 ID3V1 的信息量。 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。 MP3 的文件結構 MP3 的文件大體分為三部分： TAG_V1(ID3V1)， Frame， TAG_V2(ID3V2)。 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?？刂奇I盤通常是按鈕開關。 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。這樣一段聲波就可以被數(shù)字化后變成一串數(shù)值，每個數(shù)值對應相應抽樣點的振幅值，按順序將這些數(shù)字排列起來就 是數(shù)字音頻信號了。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。我們知道聲音的本質是波，人說能聽到的聲音的頻率在 20Hz 到 20kHz 之間，稱為聲波。 在 這里 ，本文需 要介紹一下數(shù)字音頻信號。這里需要遵循幾個規(guī)范： USB 通信協(xié)議， 大容量移動存儲器規(guī)范 ， SCSI 協(xié)議。 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。它通過接受儲存主機通訊端口傳來的數(shù)據(jù)，回放的時候 MCU 讀取存儲器中的數(shù)據(jù)并送到解碼器。 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。它運行 MP3 的整個控制程序，也稱為 fireware，或者固件程序 。其中中央處理器和解碼器是整個系統(tǒng)的核心。 DSP 能夠在非常短的時間里完成多種處理任務，而且此過程所消耗的能量極少，這也是它適合于便攜式播放器的一個顯著特點。 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。最后介紹了本設計 的設計目標，劃分并設計了系統(tǒng)功能模塊，包括： 系統(tǒng)初始化模塊、播放模塊、同步歌詞模塊、按鍵切換模塊 等，設計了媒體文件和歌詞文件的處理流程。 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)。 本設計 探索性地設計實現(xiàn)了一個支 持 LRC 歌詞顯示的 MP3 播放器的軟件。 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。而 MP3 具有巨大的市場需求。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。 隨著計算機和多媒體技術的不斷發(fā)展以及個人計算機的普及，各種各樣的媒體文件、媒體播放器層出不窮，而 MP3（ MPEG Audio Layer3）格式以其體積小、音質也有保證的特點成為使用最為廣泛的音頻格式，得到了絕大多數(shù)軟件和硬件媒體播放器的支持。 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。 基于 ARM 內(nèi)核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分是成份額，同時也逐漸向低端微控制器應用領域擴展， ARM 微控制器的低功耗、高性價比使其以 70%左右的市場占有率成為嵌入式解決方案中主流處理器。 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。 引 言 ................................................................................................................................. 1 1 MP3 播放器概述 ........................................................................................................... 3 MP3 播放器的工作原理 ........................................................................................ 3 MP3 的文件結構 .................................................................................................... 4 MP3 播放器的歷史與發(fā)展 .................................................................................... 4 MP3 播放器設計的可行性分析 ............................................................................ 5 技術可行性分析 .................................................................................................. 5 經(jīng)濟可行性分析 .................................................................................................. 6 2 系統(tǒng)硬件平臺介紹 ..................................................................................................... 7 系統(tǒng)硬件特性介紹 ................................................................................................. 7 ARM9 處理器介