《電子技術(shù)應(yīng)用》
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嵌入式網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的ARM實(shí)現(xiàn)
摘要: 嵌入式網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的ARM實(shí)現(xiàn),收音機(jī)作為接收廣播的工具,,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程,由單波段發(fā)展到多波段,,由電子管,,晶體管發(fā)展到集成電路,由機(jī)械調(diào)諧發(fā)展到數(shù)字調(diào)諧功能等,,其技術(shù)和品質(zhì)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,。如今,在收音機(jī)這個(gè)家族中新的成員也
Abstract:
Key words :

         收音機(jī)作為接收廣播的工具,,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程,,由單波段發(fā)展到多波段,,由電子管,晶體管發(fā)展到集成電路,由機(jī)械調(diào)諧發(fā)展到數(shù)字調(diào)諧功能等,,其技術(shù)和品質(zhì)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

  如今,,在收音機(jī)這個(gè)家族中新的成員也在不斷加入,如衛(wèi)星廣播接收機(jī)等,。當(dāng)社會(huì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代后,更是出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)這種跨越全球的信息接收設(shè)備,。但是,,目前這種網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)大多是通過(guò)基于PC機(jī)上的軟件開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)的其功能的,也就是說(shuō)這種網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)不能脫離電腦這種相對(duì)比較大的和比較昂貴的設(shè)備,。為了克服PC機(jī)形式的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的缺點(diǎn),,本文研究了一種基于ARM嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的設(shè)計(jì)方案。

       該方案以ARM處理器及其外圍模塊作為硬件平臺(tái),以嵌入式Linux作為操作系統(tǒng),,以Mplayer作為網(wǎng)絡(luò)播放軟件,,再配合設(shè)計(jì)的用戶應(yīng)用程序,共同實(shí)現(xiàn)了嵌入式網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的全部功能,。這種設(shè)計(jì)方法在網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的設(shè)計(jì)史上是一個(gè)創(chuàng)新,。同時(shí),,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展,該設(shè)計(jì)將具有極好的市場(chǎng)應(yīng)用前景,。

        本文作者創(chuàng)新點(diǎn):

  1,、首次提出了用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,極具創(chuàng)新特點(diǎn),。

  2,、實(shí)現(xiàn)了Mplayer軟件在Linux系統(tǒng)平臺(tái)下向ARM9的移置。

  1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

  系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示,。系統(tǒng)以S3C2410及其外圍電路為硬件平臺(tái),,以嵌入式Linux和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為系統(tǒng)的軟件平臺(tái),為上層Mplayer播放器和用戶應(yīng)用程序提供用戶接口支持[1],。在這三層結(jié)構(gòu)的支持下,,共同來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的全部功能。

   圖1 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

  系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,。本系統(tǒng)選用的ARM處理器是Sumsing(三星)公司的一款A(yù)RM9系列的芯片,,型號(hào)為S3C2410。網(wǎng)卡芯片采用的是Cirrus Logic公司的一顆網(wǎng)絡(luò)處理芯片CS8900,。FLASH芯片采用的是 K9F5608,,用來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)引導(dǎo)程序U-boot、內(nèi)核及文件系統(tǒng),,SDRAM芯片采用的是HY57V281620,,作為該系統(tǒng)的內(nèi)存。16*4的字符型液晶顯示模塊用來(lái)顯示網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),、音頻文件名等相關(guān)信息,。音頻D/A轉(zhuǎn)換芯片選用的是飛利浦公司的UDA1341芯片,該芯片具有IIS接口,,可以方便的與S3C2410連接,。

   圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

  系統(tǒng)在Linux提供的TCP/IP協(xié)議的支持下,通過(guò)應(yīng)用程序和Mplayer控制,,經(jīng)過(guò)網(wǎng)卡連接到internet上指定的網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)服務(wù)器,,下載網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)列表。系統(tǒng)支持在按鍵的控制下的網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)選擇和LCD上顯示電臺(tái)信息等功能,。Mplayer解析出選中的電臺(tái)的IP地址后,,再連接到要收聽(tīng)的電臺(tái)的網(wǎng)站,系統(tǒng)便可以接收并解析出該網(wǎng)站發(fā)出的流媒體數(shù)據(jù),。系統(tǒng)將接收到的流媒體數(shù)據(jù)保存到SDRAM中。之后,,經(jīng)過(guò)Mplayer的解碼,,送到音頻D/A轉(zhuǎn)換芯片,,即可收聽(tīng)到該網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)播放的聲音等信息。

  2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

  2.1 S3C2410

  本系統(tǒng)的硬件核心平臺(tái)采用的是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(dú)立的16KB 的指令Cache 和16KB 數(shù)據(jù)Cache,、MMU虛擬內(nèi)存管理單、LCD 控制器,、RAM控制器,、NAND 閃存控制器、3 路UART,、4路DMA,、4 路帶PWM的Timer、并行I/O 口,、8 路10 位ADC,、Touch Screen 接口、I2C 接口,、I2S 接口,、2 個(gè)USB接口控制器、2 路SPI,主頻最高可達(dá)203MHz[2],。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示,。

   圖3 S3C2410內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

     2.2 網(wǎng)絡(luò)接口

  系統(tǒng)的網(wǎng)卡芯片采用Cirrus Logic公司的一種局域網(wǎng)處理芯片CS8900,該芯片內(nèi)部集成了RAM,、10BASE-T收發(fā)濾波器,,并且提供8位和16位兩種接口。其片選信號(hào)連接到S3C2410的nGCS1,,因此網(wǎng)卡的地址空間映射到0X08000000~0X0FFFFFFF,。在Linux內(nèi)核中,一般都含有CS8900的驅(qū)動(dòng)程序,,使用時(shí)只需修改驅(qū)動(dòng)與處理器的地址映射關(guān)系,,并在配置內(nèi)核的Device Driver選項(xiàng)中,選中CS8900項(xiàng),。

  2.3 SDRAM存儲(chǔ)器

  本設(shè)計(jì)的SDRAM采用的是HY57V281620芯片,。該芯片是一個(gè)數(shù)據(jù)寬度為16BIT,容量為16M字節(jié)的SDRAM,。HY57V281620與S3C2410的連接圖如圖4所示,。

   圖4 HY57V281620電路圖

  HY57V281620的ncs引腳接到處理器的nGCS6。由于在處理器的存儲(chǔ)空間中,,字節(jié)是存儲(chǔ)容量的唯一單位,。而HY57V281620的數(shù)據(jù)寬度為16位,它的每一個(gè)存儲(chǔ)單元都包含2個(gè)字節(jié),。因此HY57V281620的A0引腳接到了S3C2410處理器的地址線ADDR01上面,。 HY57V281620的容量為16MB,,因此它需要ADDR00~ADDR23共24跟地址線來(lái)尋址,所以,,BA0~BA1引腳應(yīng)該接到ADDR22~ADDR23地址線上,。

   3 系統(tǒng)的的軟件設(shè)計(jì)

  3.1 嵌入式Linux的移植

  嵌入式Linux內(nèi)核的版本很多,一般情況下版本越高,,系統(tǒng)越穩(wěn)定,,驅(qū)動(dòng)更完善,本系統(tǒng)選擇了2.6.18的Linux內(nèi)核,。其實(shí)對(duì)于2.6以后版本的Linux內(nèi)核,,對(duì)S3C2410的支持都有了很好的支持,所以移植過(guò)程都比較簡(jiǎn)單[3],。Linux2.6.18移植到S3C2410的基本步驟如下:

  (1)下載Linux2.6.18內(nèi)核,,并解壓到相應(yīng)目錄。

  (2)修改內(nèi)核頂層目錄下的Makefile文件,,指明交叉編譯器,。進(jìn)入Linux-2.6.18內(nèi)核目錄,輸入命令vi Makefile,,找到ARCH和CROSS_COMPILE兩項(xiàng),,將其修改為ARCH = arm,CROSS_COMPILE = arm-linux-,。

  (3)設(shè)置PATH環(huán)境變量,,使其可以找到交叉編譯工具。輸入su root,,進(jìn)入root,,在輸入vi/etc/bashrc,在結(jié)尾處加入以下行:export PATH=/usr/local/arm/3.4.4/bin:$PATH,,然后重啟終端或重新登陸即可,。

  (4) 設(shè)置Flash分區(qū)。首先要在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c文件中添加分區(qū)信息,,其次在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c文件的smdk2410_devices[]的成員中添加&s3c_device_nand,。這樣Linux內(nèi)核啟動(dòng)時(shí),就會(huì)對(duì)Flash分區(qū)的設(shè)置初始化,。

  (5)禁止Flash ECC校驗(yàn),。修改drivers/mtd/nand/s3c2410.c 文件,找到s3c2410_nand_init_chip()函數(shù),,在該函數(shù)體最后加上一條語(yǔ)句:chip->eccmode = NAND_ECC_NONE,。

  (6)配置內(nèi)核。通過(guò)make menuconfig命令配置內(nèi)核,。

  (7)編譯內(nèi)核,,make zImage命令,,得到Linux內(nèi)核的映像文件zImage。

  (8)制作根文件系統(tǒng),。

  3.2 Mplayer移植

  Mplayer是Linux下的一個(gè)多媒體網(wǎng)絡(luò)播放器。它的主要功能是對(duì)接收到的各種格式的流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,,同時(shí)也完成對(duì)接收的網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)的IP地址進(jìn)行解析的任務(wù),。Mplayer支持mp3、ogg 和wma等多種格式的流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,,是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的開(kāi)源應(yīng)用軟件,。Mplayer的移植步驟如下:

  (1)下載源代碼MPlayer-current.tar.bz2,并解壓,。

  (2)為了讓mplayer支持在線播放,,從而能夠播放網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),還必須下載安裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包(主要指RTSP,、MMS等協(xié)議),。可從www.live555.com上下載live555協(xié)議包,,解壓后配置并編譯,。

  (3)配置mplayer的命令格式如下:

  ./configure --cc=arm-linux-gcc --target=arm-armv4-linux --enable-static --disable-win32 --host-cc=gcc --disable-dvdread --enable-fbdev --disable-mencoder --disable-mp3lib --enable-mad --enable-libavcodec --enable-live --with-livedir=/live555的目錄/ --2>&1 | tee logfile。

  其中,,--host-cc=gcc是用來(lái)編譯一些需要在host上執(zhí)行的中間文件的,,如codec-cfg。--cc=arm-linux-gcc 是用來(lái)指定交叉編譯工具,。關(guān)于 --target=arm-armv4l-linux這個(gè)參數(shù)要注意的是它被分為三部分,,第一部分的arm是指arch,這里設(shè)定為arm;第二部分的armv4l是指具體的版本;第三部分是系統(tǒng)平臺(tái),。--enable-static是設(shè)定靜態(tài)連接,。--2>&1 | tee logfile意思是將執(zhí)行的情況在輸出到屏幕的同時(shí)記錄到logfile文件中,在控制臺(tái)下編譯比較有用,。

  (4)輸入make命令開(kāi)始編譯,,編譯完成后在頂層目錄生成mplayer可執(zhí)行文件。

  3.3軟件主流程圖

  系統(tǒng)主流程圖如圖5所示,。系統(tǒng)上電后,,bootloader(U-boot)啟動(dòng),完成硬件設(shè)備的初始化,, 并引導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)核啟動(dòng),。系統(tǒng)啟動(dòng)執(zhí)行初始化任務(wù)后,首先配置網(wǎng)絡(luò)連接,,通過(guò)運(yùn)行DHCP Clieant向DHCP Server申請(qǐng)獲取本系統(tǒng)IP地址,。然后系統(tǒng)自動(dòng)訪問(wèn)默認(rèn)的電臺(tái)服務(wù)器,,該服務(wù)器上有最近更新的世界各地的網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)的URL地址,系統(tǒng)下載該列表,,并更新上次保存的列表,。然后系統(tǒng)判斷有無(wú)按鍵按下,若有按鍵按下,,系統(tǒng)根據(jù)按鍵選擇相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),,若在一定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有按鍵按下,系統(tǒng)自動(dòng)連接電臺(tái)列表的第一個(gè)電臺(tái)地址,,并開(kāi)始播放該網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),。同時(shí),LCD將顯示電臺(tái)的有關(guān)信息和系統(tǒng)信息,。在播放過(guò)程中,,同樣可以根據(jù)按鍵來(lái)中斷、選擇網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),。

   圖5 系統(tǒng)主流程圖

  4 結(jié)束語(yǔ)

  本設(shè)計(jì)基于ARM的嵌入式技術(shù),,通過(guò)軟硬件等三層結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)系統(tǒng),。該系統(tǒng)克服了PC機(jī)形式的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的諸多缺點(diǎn),,是一個(gè)極具創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的高速發(fā)展,,該設(shè)計(jì)具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景和科研價(jià)值,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。