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文檔簡介
1 1 引言.2 1.1 編寫目的.2 1.2 背景.2 1.3 定義.2 1.4 參考資料.2 2 程序系統(tǒng)的結(jié)構.3 3 程序設計說明.3 3.1 程序描述.4 3.2 功能.5 3.3 性能.5 3.4 輸人項.5 3.5 輸出項.5 3.6 算法.5 3.7 流程邏輯.6 3.8 接口.6 3.9 存儲分配.7 3.10 注釋設計.7 3.11 限制條件.7 3.12 測試計劃.7 3.13 尚未解決的問題.9 2 詳細設計說明書詳細設計說明書 1 引言引言 1.1 編寫目的編寫目的 嵌入式系統(tǒng)具有巨大的市場需求前景,可廣泛應用于移動計算設備、網(wǎng)絡設備、信息 電器、工控設備、車載設備、娛樂設施、儀器儀表等場合。而 mp3 具有巨大的市場需求。 為適應當前發(fā)展趨勢,開發(fā)基于嵌入式 linux 的 mp3 系統(tǒng)。 1.2 背景背景 1. 軟件名稱:mp3 播放器。 2. 開發(fā)小組成員: 3. 軟件平臺:linux 操作系統(tǒng)。 4. 硬件平臺:s3c2440 1.3 定義定義 mp3(mpegaudiolayer-3)是一種數(shù)字音頻壓縮技術,數(shù)字壓縮速率達到每通道 128kbps, 數(shù)比例可以達到 12:1。mp3 播放器的主要作用就是解壓壓縮的 mp3 數(shù)字音頻,再現(xiàn) mp3 音 樂,同時為攜帶方便還要能存貯 mp3 文件,mp3 歌曲可以從電腦上下載。mp3 播放器主要由 mp3 文件解碼部分、文件存貯部分、文件下載接口和語音播放部分構成。根據(jù)解碼的方法 播放器可分為軟解碼和硬解碼兩種:軟解碼是利用控制軟件解壓縮 mp3 文件,它要求控制器 處理速度要快。 1.4 參考資料參考資料 1. 宋寶華 linux 設備驅(qū)動開發(fā)詳解 。人民郵電出版社 2. 孫天澤,袁文菊 嵌入式設計及 linux 驅(qū)動開發(fā)指南(第二版) 。電子工業(yè)出版社 3. 劉淼 嵌入式系統(tǒng)接口設計與 linux 驅(qū)動程序開發(fā)。 北京航天航空大學出版社 3 4. 趙炯 linux 內(nèi)核完全剖析 機械工業(yè)出版社 5. 韋東山 嵌入式 linux 應用開發(fā)完全手冊 人民郵電出版社 6. 李善平 ,施韋 ,林欣. linux 教程. 北京:清華大學出版社 ,2005. 7. 王道乾,劉定智,文俊浩.基于 arm 處理器的 mp3 播放器分析與實現(xiàn) ,計算機工程 與計,2007 8. 李亞鋒, 歐文盛. arm 嵌入式 linux 系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通.北京:清華大學出版社, 2007. 9. 李斐 , 王申康. 基于 iis 總線的嵌入式音頻系統(tǒng)設計. 計算機應用, 2004 10. 高建華,王姝.基于 s3c2410 型微處理器和 uda1341 型立體聲音頻編解碼器的嵌入 式音頻系統(tǒng)設計.國外電子元器件,2006 2 程序系統(tǒng)的結(jié)構程序系統(tǒng)的結(jié)構 3 程序設計說明程序設計說明 基于 s3c2440 的 mp3 播放器。該播放器是基于嵌入式 linux 操作系統(tǒng)、s3c2440 為平 4 臺。由于采用的是嵌入式 linux 實現(xiàn)的,該種 mp3 播放器可以很容易地移植到其他微控制 器系統(tǒng)中,使設備兼具 mp3 播放功能的設備。 3.1 程序描述程序描述 硬件電路以處理器為中心。采用 samsung 公司的 arm9 處理器s3c2440x,是一 款基于 arm920t 內(nèi)核的 16 位/32 位 risc 嵌入式處理器。arm920t 核由 arm9tdmi、 存儲管理單元(mmu)和高速緩存三部分組成。其中 mmu 可以管理虛擬內(nèi)存,高速緩存由獨 立的 16kb 地址和 16kb 數(shù)據(jù)高速 cache 組成。s3c2440 芯片集成了大量的功能單元。 我們選擇在此 mp3 播放器上運行 arm-linux 操作系統(tǒng)。嵌入式 linux 系統(tǒng)從軟件角度 來可以分為 5 個層次: (1) 引導加載程序。包括固化在固件(firmware)中的啟動代碼(可選)和 bootloader 兩大 部分。 (2) 內(nèi)核(linux2.6.29.4) 。特定于具體硬件的定制內(nèi)核以及控制內(nèi)核引導系統(tǒng)的參數(shù)。 (3) 文件系統(tǒng)(initramfs) 。 (4) uda1341 聲卡驅(qū)動程序。 (5) 用戶應用程序。特定于用戶的應用程序。對于本系統(tǒng)來說就是播放程序。 播放 mp3 的軟件我們選用 mad(mpegaudiodecoder),mad 是一個高品質(zhì)的 mpeg 音頻解碼軟件,能夠輸出 24-bit 的音頻,完全是定點計算,非常適合沒有浮點支持的平臺上 使用。它現(xiàn)在支持 mpeg-1 和 mpeg-2 擴展到低頻采樣的部分,以及實際的 mpeg-2.5 格式。 所以三個音頻層layeri,layer,和 layer(也就是 mp3)被完全實現(xiàn)。mad 還不支持 mpeg-2 多波段音頻,并且現(xiàn)在還不支持 aac(advancedaudiocompresion)。mad 具有以下 特點:24 位的 pcm(pulsecodemodulation)輸出;100%的定點(整數(shù))計算;基于 iso/iec 標準的 全新實現(xiàn)。在 gpl 協(xié)議下可用 mad 提供完全 24 位的 pcm 輸出,所以使用 mad 的應用程 序能夠產(chǎn)生高品質(zhì)的音頻。即使輸出設備僅支持 16 位 pcm,應用程序也能夠利用額外的分 辨率來增加動態(tài)音頻的范圍。mad 運用整數(shù)運算而不是浮點運算,這使得它能夠很好地適 應沒有浮點處理單元的體系結(jié)構。所有德計算都是由 32 位定點整數(shù)表示執(zhí)行的。對于我們 的 mp3 而言,想要運行 mad,必須進行交叉編譯,生成 arm 體系結(jié)構的可執(zhí)行代碼,要進行 交叉編譯,我們要編寫為交叉編譯準備的配置腳本,然運行配置腳本,最后交叉編譯,然后下載 5 到板子上就可以運行了。 3.2 功能功能 mp3 播放音樂時首先將 mp3 歌曲文件從內(nèi)存中取出并讀取存儲器上的信號送到解碼 芯片對信號進行解碼,然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)將解出來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號, 再把轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號放大、經(jīng)低通濾波后到耳機輸出口,最后輸出就是我們所聽到 的音樂了。 3.3 性能性能 mp3 為了取得較好的壓縮效果而采用了相對復雜的技術,而且寬帶音頻信號的取樣率 較高(一般為 44.1khz 以上) ,所以編解碼的運算量和 mp3 數(shù)據(jù)量都相當龐大 。mpeg layeriii 解碼算法在 s3c2440 上驗證通過并獲得較好的效果,在通過優(yōu)化后可流暢播放。 3.4 輸人項輸人項 用戶在開發(fā)板上按下不同的按鍵,應用程序作出不同的響應。 按鍵 1:播放 按鍵 2:暫停 按鍵 3:繼續(xù) 按鍵 4:下一首 按鍵 5:上一首 3.5 輸出項輸出項 該程序在啟動后顯示當前目錄的音樂列表,同時開始播放音樂,顯示音樂相關信息。 按下按鍵后,顯示按鍵的狀態(tài)并執(zhí)行相應的功能。 3.6 算法算法 本程序無任何算法。 6 3.7 流程邏輯流程邏輯 操作系統(tǒng)加載完成后,處于監(jiān)聽狀態(tài),在用戶選擇完需要完成的動作后,由操作系統(tǒng) 調(diào)用相關的方法來實現(xiàn)其功能。 3.8 接口接口 7 3.9 存儲分配存儲分配 本程序采用隨機存儲分配。 3.10 注釋設計注釋設計 1. 加在模塊首部的注釋是以該模塊的功能來命名的 2. 加在各分枝點處的注釋是以各分枝點的條件來命名的 3.11 限制條件限制條件 mp3 播放器的主芯片還無法實現(xiàn) txt 文件的轉(zhuǎn)化功能,因此絕大多數(shù) mp3 播放器的 tts 功能是一種軟性功能,txt 到 mp3 之間的轉(zhuǎn)換是在電腦內(nèi)通過相應的軟件來實現(xiàn)的; 以致于各個品牌不能夠做到相互兼容。 3.12 測試計劃測試計劃 1. 運行“./mp
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