系統設計

本方案由硬件系統和軟件系統2 部分構成，其中硬件系統采用三星的具有 ARM920T 核的 16/32 位多功能、低功耗的嵌入式處理器 S3C2440。S3C2440 是韓國三星公司推出的一款高檔的，可用于手持設備、智能家電等便攜產品開發的嵌入式微處理器，其主頻處理速度達到400 MHz，完全可以滿足音頻和視頻的處理要求。其主控制芯片及豐富的外圍接口電路可用于創建連接各類設備的集成化驅動程

序和協議堆棧，如讀寫 USB 的接口、MMC/ CF 多媒體卡接口、AC97 音頻接口、無線網絡接口、IrDA 紅外接口等，給用戶提供了多種與其他系統進行信息交互的功能，可以自由地實現文字、聲音和圖像資料的交換。軟件系統包括μCLinux操作系統、圖形用戶接口 GUI，方便用戶根據自身的需要，開發相應的多媒體應用程序。uCLinux 操作系統高效穩定，提供了完成嵌入功能的基本地內核，能夠處理嵌入式任務和用戶界面，更由于其開發源碼、定制方便以及易于移植，并不需要 MMU 的支持，可廣泛地用于各種嵌入式系統中。

1 硬件系統

硬件系統S3C2440構成核心電路系統，該芯片采用RISC結構，除具有一般嵌入式芯片所具有的總線，SDRAM控制器以外，還具有豐富的擴展功能接口，內部集成了TFT/ STN LCD和觸摸屏控制器、 USB Slave ，USB Host ， Ir2DA紅外接口、 SD & MMC存儲卡接口、 AC97數字音頻接口等大量的功能模塊。同時，通過外擴的PCI總線，使得系統具有很強的擴展和升級能力，提供了極其豐富的人機交互接口。該芯片采用1. 2 V的工作電壓，功耗很低，能夠滿足消費類電子電源對功耗的要求。同時，電源管理模塊能夠提供系統多種電壓供電，包括芯片內核電壓采用1. 8 V供電，芯片的I/ O部分采用3. 3 V供電，而片外的一些常規集成電路又采用5 V供電。智能電源管理模塊很好地解決了對系統各個部分供電要求的不同，降低了功耗，減少了不同電源之間的干擾噪聲，提高了系統的集成度。由于S3C2440芯片內部沒有實現PCI總線，為了使系統具有更強的擴展和升級能力，通過外圍的PCI總線控制器芯片實現系統總線的擴展。該芯片支持PCI2. 1協議規范，在33 MHz的總線時鐘頻率下，其峰值傳輸速度可達133 MB/ s ，完全可以滿足數據傳輸的要求。通過PCI總線實現藍牙接口和無線網絡接口，滿足用戶遠距離數據傳輸和無線網絡的要求。同時，系統可以連接2.5英寸或者1. 8英寸的小型硬盤，實現用戶信息的移動存儲，用戶可以根據需要擴大存儲容量。由于在系統中采用了PCI總線控制器，擴展出了PCI總線，使得系統在某種意義上相當于一臺小型PC機，用戶可以很方便地進行硬件系統的擴展和升級。為了滿足有些場合的人機交互，不同于一般的PC機系統，要求快捷、 方便的操作要求，我們采用6. 4英寸高亮度彩色TFT LCD觸摸屏，用戶與上層多媒體處理軟件的交互直接通過觸摸屏方式實現，提供了良好的人機接口。

圖1為系統的硬件結構框圖。

嵌入式多媒體控制器硬件結構框圖

2、軟件部分

軟件系統由μCLinux 操作系統、 嵌入式圖形用戶界面支持系統 MiniGUI構成。 μCLinux操作系統包括引導裝載程序、 嵌入式Linux 內核、 必要的設備驅動程序、 文件系統J FFS2 等，具有高度模塊化、 易于定制、 可移植性好等優點。引導裝載程序Boot Loader 是系統加電后運行的第一段軟件代碼。通過這段小程序，可以初始化硬件設備、 建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境。每種不同的 CPU 體系結構都有不同的 Boot Loader ，Boot Loader 是嚴重依賴于硬件而實現的。本系統采用基于ARM920T核的Boot Loader ，且根據系統硬件設備的實際配置修改了Boot Loader 的源程序，使他能夠運行到我們的系統上。所設計的系統提供了最大128 M可選的 SDRAM和最大128 M可選的 FLASH存儲器，系統運行小型的，經過裁剪的Linux 微內核。微內核由內存管理、 進程管理和事務處理構成，包括了所有核心的操作系統功能在內。μCLinux 操作系統本身的微內核體系結構相當簡單，系統要求的網絡協議和文件系統以模塊形式置于微內核的上層，驅動程序和其他部件可在運行時作為可加載模塊編譯或是添加到內核，這為構造定制的可嵌入系統提供了高度模塊化的構件方法。用戶可以結合定制的驅動程序和應用程序來實現自己的附加功能，大大減小了內核的體積，便于維護和移植。其中，采用J FFS2 日志閃存文件系統管理非易失性存儲中的結構化文件數據，J FFS2 是專門為像閃存芯片那樣的嵌入式設備創建的，所以他的整個設計提供了更好的閃存管理，為掉電或系統崩潰等突發事件提供了很好的數據保護機制。

MiniGUI 是一種面向嵌入式系統或實時系統的圖形用戶界面支持系統，是遵循 L GPL 條款的純自由軟件，提供了完備的多窗口機制，多字符集和多字體支持，BMP ， GIF ，J PEG，PCX，TGA 等常見圖像文件的支持等。他是建立在比較成熟的圖形引擎之上的，比如 SVGALib 和 LibGGI ，系統開發的重點在于窗口系統、 圖形接口之上，MiniGUI提供了大量的圖形應用編程接口，包含全部功能的庫文件大小僅為 300 k左右，特別適合用在嵌入式系統上開發控制臺圖形用戶界面的應用程序。同時，由于圖形抽象層（ GAL）和輸入抽象層（ IAL）概念的引入，將底層圖形硬件和上層的圖形操作和輸入處理分離開來，大大提高了 MiniGUI 的可移植性。利用 GAL 和 IAL ，MiniGUI可以在許多圖形引擎上運行，可以很方便地移植到基于ARM920T核的S3C2440系統上。

3 、多媒體娛樂應用軟件的方案設計

基于 MiniGUI的嵌入式娛樂系統軟件，應該最大限度滿足視聽娛樂的要求。能提供視頻播放、 音頻播放等多媒體處理軟件，個人信息管理軟件及無線網絡服務。其中，音頻應能支持 MP3 ，WMA ， WAV 等格式，視頻支持 AVI（XviD &DivX4. 0 &5. 0）格式。個人信息管理程序提供備忘錄、 記事本、 名片夾等多種功能。無線網絡服務提供全功能的 Web 瀏覽器。用戶通過觸摸屏與應用軟件進行交互，提供了友好的人機界面。

圖2　基于 MiniGUI的多媒體處理軟件架構

基于 MiniGUI的多媒體處理軟件架構該系統中的所有應用程序都以J FFS2 進程的形式執行，MiniGUI提供應用程序管理功能。所有的應用程序都運行在同一個地址空間，這樣大大提高了程序之間的通訊效率。當應用程序之間需要通訊時，可以通過 MiniGUI 提供的 request/ response 接口實現。我們使用消息驅動作為應用程序的創建構架，觸摸屏的按擊由 MiniGUI支持系統，窗口管理器收集，將其以事先約定的格式翻譯為特定消息，每一個多媒體處理應用程序都包含有自己的消息隊列，支持系統將消息發送到應用程序的消息隊列中，應用程序建立一個消息循環，在這個循環中讀取消息，應用程序同時提供一個處理消息的標準函數，在消息循環中，系統調用此函數，在此函數中處理相應的消息，完成用戶的請求。

圖3 基于消息驅動的應用程序框架