基于ET系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于et系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隨著微技術(shù)、超大規(guī)模的進(jìn)展，微控制器技術(shù)已日趨成熟。嵌入式技術(shù)不但在工控系統(tǒng)、智能儀表、檢測系統(tǒng)、測控單元等工業(yè)應(yīng)用中有杰出表現(xiàn)，而且越來越深化地應(yīng)用于各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。本文介紹的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)，基于微控制器et44m210芯片的控制、計(jì)算能力及音頻處理模塊et83x43l和0影像顯示模塊et52141的多媒體功能，同時(shí)利用設(shè)備端與pc端的接口完成通信與影音下載傳輸，結(jié)合鍵盤輸入的人機(jī)界面，整合各硬件模塊接口，充分發(fā)揮各組件優(yōu)勢，完成了輔助導(dǎo)游功能的設(shè)計(jì)目標(biāo)，且開辟了其在多媒體數(shù)碼領(lǐng)域的應(yīng)用。1 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)11 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理基于e

2、t系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)由一般pc機(jī)、嵌入式微控制器()、音頻處理模塊、顯示模塊、flash存儲(chǔ)單元、鍵盤控制單元等組成。其硬件結(jié)構(gòu)1所示。pc機(jī)中的上位機(jī)程序負(fù)責(zé)usb接口的通信應(yīng)用、原始影音資料的轉(zhuǎn)化處理。mcu響應(yīng)鍵盤控制單元即時(shí)輸入的指令，完成與pc機(jī)中上位機(jī)程序的usb交互通信或pc機(jī)端影音文件的巨量下載傳輸。設(shè)備端將載入的影音文件保存在flash存儲(chǔ)單元中，由鍵盤指令控制mcu完成影音數(shù)據(jù)向音頻處理模塊和oled顯示模塊的傳送。音頻處理模塊和oled顯示模塊實(shí)時(shí)處理并播放影音數(shù)據(jù)，從而完成對(duì)各旅游景點(diǎn)的綜合性描述。同時(shí)，音頻處理模塊在mcu的驅(qū)動(dòng)下也可即時(shí)錄放模擬音頻。12

3、 etusbice嵌入式擻控制器開發(fā)組件etusbice是et44m210的專用ice組件及開發(fā)環(huán)境。et44m210是一款高速的具有usb+bb微控制器及8位精簡命令集架構(gòu)的 mcu，除具備微控制器的功能外，還提供了與2.4ghz無線傳輸(wireless transmission)的基帶(bb)、通用串行集線器(usb hub)、串行外圍接口(spi)、雙脈寬調(diào)變()及16個(gè)多信道的10位模擬對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn)換()。這些強(qiáng)大的功能，使et44m210的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，并且在設(shè)計(jì)上更有彈性。1.3 音頻處理子系統(tǒng)該子系統(tǒng)利用et83x431模塊實(shí)現(xiàn)音頻文件的錄制、播放等功能。et83x431為該系統(tǒng)模

4、塊的主要芯片，采納48引腳的封裝方式，包括2個(gè)16位的adc和2個(gè)16位的、延續(xù)音頻接口、數(shù)字過濾裝置、壓縮/解壓縮等模塊，具有壓縮和解壓縮高質(zhì)量立體聲音頻的功能。et83x431芯片協(xié)作其模塊整體的硬件架構(gòu)，能對(duì)特別格式的音頻文件舉行挺直的解碼播放。因此需要設(shè)計(jì)pc端上位機(jī)程序，將所需播放的音頻文件(如mp3、wma、wav等)或影音文件(如avi、wmv、mpeg等)中的音頻采樣轉(zhuǎn)換為本模塊通用的音頻格式。將轉(zhuǎn)換后的音頻文件通過usb巨量下載到設(shè)備端并在下位機(jī)系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)下，利用本子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻流文件的挺直播放。同時(shí)，本子系統(tǒng)支持挺直的模擬采樣。子系統(tǒng)的adc與dac部分可將模擬音頻信

5、號(hào)與數(shù)字音頻文件互相轉(zhuǎn)換，et83x431可以挺直對(duì)模擬音頻信號(hào)采樣和壓縮編碼。14 oled顯示子系統(tǒng)有機(jī)發(fā)光oled(orgamclight-emittingdiode)是指有機(jī)材料和發(fā)光材料在驅(qū)動(dòng)下發(fā)光并實(shí)現(xiàn)顯示的技術(shù)。et52141彩色oled控制器與驅(qū)動(dòng)器模塊支持96×96點(diǎn)的65k色的顯示，具有便利的位操作能力、16位高速總線接口能力、高效的數(shù)據(jù)傳輸能力、對(duì)圖形ram的高速寫入能力，適合數(shù)字移動(dòng)電話或小型pda設(shè)備等終端設(shè)計(jì)。oled顯示子系統(tǒng)主要依靠pc上位機(jī)端、設(shè)備端微處理器、flash單元、ram單元與et52141模塊的精確協(xié)作實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。在對(duì)位圖文件與影音文件

6、格式充分熟悉的基礎(chǔ)上，囫圇設(shè)計(jì)流程需要合理配置各種硬件資源，協(xié)調(diào)時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像的顯示和系統(tǒng)菜單的制作，并完成動(dòng)畫影像的延續(xù)播放。15 pc機(jī)與嵌入式微控制器的usb通信本usb通信子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過usb接口、利用usb協(xié)議實(shí)現(xiàn)與pc機(jī)及usb設(shè)備的數(shù)據(jù)交互和數(shù)據(jù)傳輸。例如，利用此接口下載或音頻信息、影音資料，讀取flash單元中的信息并上傳。usb設(shè)備端的固件協(xié)作上位機(jī)程序，協(xié)調(diào)usb的數(shù)據(jù)傳輸。2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于et系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)軟件由上位機(jī)程序和下位機(jī)程序組成。上位機(jī)程序主要采納bodand c+builder 6編寫，下位機(jī)(嵌入式微控制器mcu)控制程序

7、采納忙編語言編寫。上位機(jī)與下位機(jī)軟件的整體架構(gòu)2所示。2.1 上位機(jī)程序pc端的上位機(jī)程序包括三部分：usb通信應(yīng)用部分、影音資料處理部分、usb驅(qū)動(dòng)部分。前兩項(xiàng)采納borland c+builder 6編寫。usb通信應(yīng)用部分位于pc端usb驅(qū)動(dòng)部分的上層，嚴(yán)格根據(jù)usb通信的四種模式(control、interrupt、bulk、insochronous)協(xié)作下位機(jī)完成usb的通信與雙向數(shù)據(jù)傳輸。其中，用戶界面的按鍵多用于驅(qū)動(dòng)中斷(interrapt)模式的usb設(shè)備響應(yīng)，協(xié)作下位機(jī)的多個(gè)中斷地址和向量，轉(zhuǎn)變usb設(shè)備狀態(tài)，完成控制命令的發(fā)送。而巨量(bulk)模式專用于大量資料的延續(xù)傳送

8、，以64b為一幀，傳輸時(shí)光間隔小于1ms。在本部分程序中，需要定義usb設(shè)備的guid，借此通過usb驅(qū)動(dòng)程序與usb設(shè)備連通，且需要利用windows的api函數(shù)取得usb設(shè)備的handle。本部分軟件實(shí)現(xiàn)巨量傳輸?shù)亩鄠€(gè)循環(huán)，上位機(jī)協(xié)作下位機(jī)輸入輸出fifo與ram中的緩沖區(qū)響應(yīng)完成上傳或下傳運(yùn)作，達(dá)到pc機(jī)存儲(chǔ)資源與下位機(jī)flash存儲(chǔ)資源分享的目的。影音資料處理部分針對(duì)pc中存儲(chǔ)的影音資源根據(jù)設(shè)備端用戶用法目的舉行裁減轉(zhuǎn)換，成為下位機(jī)et83x431模塊與et52141模塊可挺直讀取并播放的影音文件，從而達(dá)到以影視資料或景點(diǎn)介紹輔助導(dǎo)游的終于目的。例如，針對(duì)avi格式的影音資料，本部分軟

9、件將其解碼并采樣為位圖信息與聲音資料，并根據(jù)下位機(jī)固件的詳細(xì)需要舉行編碼并完成文件整合與轉(zhuǎn)化。生成的影音文件可被usb通信部分巨量傳輸給下位機(jī)flash單元保存并由各模塊協(xié)作播放。22 嵌入式微控制器mcu程序etusbice是8位處理器et44m210的專用ice集成開發(fā)環(huán)境(ide)，擁有編輯器、工程窗體、匯編編譯器、調(diào)試器等。嵌入式微控制器的固件程序就是通過此ide編輯完成寫入的。此嵌入式微控制器mcu程序大體分為三部分：系統(tǒng)運(yùn)行部分、多媒體模塊功能函數(shù)、usb通信服務(wù)部分。三部分程序的結(jié)構(gòu)關(guān)系3所示。系統(tǒng)運(yùn)行部分是囫圇系統(tǒng)自立運(yùn)行的主程序。從系統(tǒng)上電到系統(tǒng)關(guān)機(jī)，程序都在此部分的軟件流程

10、中運(yùn)行。此部分軟件整合了系統(tǒng)各個(gè)模塊的賢源，協(xié)調(diào)各個(gè)硬件模塊，監(jiān)控其他軟件模塊，對(duì)各寄存器、ram資源、flash資源合理分配，分時(shí)合理分配，io資源，即時(shí)接收鍵盤輸入命令與usb輸入指令，按當(dāng)前任務(wù)要求實(shí)時(shí)拜訪各子系統(tǒng)模塊，精確各流程環(huán)節(jié)并保持顯示菜單，協(xié)調(diào)各資源以維持巨量傳輸通信。在系統(tǒng)運(yùn)行中，假如得到鍵盤命令需要運(yùn)作音頻子系統(tǒng)或0led顯示子系統(tǒng)，可調(diào)用多媒體模塊功能函數(shù)中的各個(gè)單元函數(shù)，完成鍵盤響應(yīng)，產(chǎn)生多媒體效果，且終于使流程返回主程序。系統(tǒng)運(yùn)行部分的程序4所示。usb通信服務(wù)部分程序通過協(xié)議挺直響應(yīng)上位機(jī)的usb通信應(yīng)用部分的程序，作為后者的控制指令在設(shè)備端功能的體現(xiàn)。這部分程序的

11、運(yùn)行通常存在于軟件流程的后臺(tái)，是系統(tǒng)運(yùn)行部分的有力補(bǔ)充。本部分程序包括usb程序庫與宏集合，作為設(shè)備端usb控制的主體響應(yīng)上位機(jī)的控制(contr01)信息。并被固件中的上層函數(shù)調(diào)用，完成諸如設(shè)備端usb初始化、sof計(jì)數(shù)器等底層設(shè)置和操作。在響應(yīng)上位機(jī)命令時(shí)，如需要運(yùn)行音頻子系統(tǒng)或0led顯示子系統(tǒng)，宏集合中的函數(shù)即可調(diào)用多媒體模塊功能函數(shù)中的各個(gè)單元函數(shù)，完成對(duì)上位機(jī)指令的響應(yīng)，產(chǎn)生多媒體效果。多媒體模塊功能函數(shù)是以特定多媒體功能的實(shí)現(xiàn)為目的，基于音頻處理子系統(tǒng)、oled顯示子系統(tǒng)、ram單元、flash單元等硬件資源的特點(diǎn)編寫的應(yīng)用函數(shù)模塊集合。此集合的編寫源于對(duì)各個(gè)硬件模塊特性的深化了解，對(duì)硬件資源的充分利用和挖掘，對(duì)時(shí)序的嚴(yán)格控制，精確軟件流程，合理分配存儲(chǔ)資源，協(xié)調(diào)m