嵌入式Linux下基于ARM9的媒體播放的設計

王正萬

（1.貴州大學貴州貴陽550000；2.貴州電子信息職業技術學院貴州凱里556000）

現在大多數嵌入式設備都要求實現音視頻的播放功能。ARM9+Linux在嵌入式系統中應用廣泛，因此，這里提出一種嵌入式Linux下基于ARM9的多媒體播放系統。

1 播放器系統平臺

播放器的嵌入式Linux系統的層次結構如圖1所示。硬件上電后，CPU的程序指針首先指向一個特定的存儲器地址，該地址一般存放Bootloader，Bootloader在CPU和內存初始化后，把Linux內核從ROM設備中解壓到內存，然后程序指針跳轉到內核在內存的起始位，由Linux內核繼續完成剩下的系統引導[1]。內核在重新初始化系統后，就加載根文件系統，運行用戶應用程序。圖2為開發系統硬件設計框圖。

圖1 開發系統層次結構Fig.1 Block diagram of development system hierarchy

圖2 系統硬件結構框圖Fig.2 Structure diagram of system hardware design

系統硬件平臺的核心處理器為S3C2410X，微處理器是一款由Samsung公司為手持設備設計的低功耗、高度集成的基于ARM7TDMI核的微處理器。為了降低系統總成本和減少外圍器件，這款芯片中還集成有：16 KB指令Cache、16 KB數據Cache、MMU、外部存儲器控制器、LCD控制器（STN和TFT）、NAND Flash控制器、4個DMA通道、3通道UART、1個I2C總線控制器、1個I2S總線控制器，以及4通道PWM定時器和1個內部定時器、通用I/O口、實時時鐘、8通道10位ADC和觸摸屏接口、USB主、USB從、SD/MMC卡接口等。該處理器廣泛應用于PDA、移動通信、路由器和工業控制等領域[2]。

軟件系統設計必須與硬件平臺緊密結合。S3C2410采用NAND Flash作為整個系統的程序存儲區域，在系統啟動時通過片上ROM的Bootloader程序，從NAND Flash加載并執行外部引導程序來實現整個系統的啟動步驟，整個軟件系統采取圖3所示的設計結構［3］。

2 madplay MP3播放器的移植

2.1 系統部分代碼

madplay主程序頭文件信息數據結構如下：

struct option const options［］={

{"adjust-volume"，required_argument，0，’A’}，

{"amplify"，required_argument，0，’a’}，

{"ancillary-output"，required_argument，0，-’a’}，

{"attenuate"，required_argument，0，’a’}，

{"bit-depth"，required_argument，0，’b’}，

{"display-time"，required_argument，0，-’t’}，

{"downsample"，no_argument，0，-’d’}，

{"fade-in"，optional_argument，0，-’i’}，

{"help"，no_argument，0，’h’}，

{"ignore-crc"，no_argument，0，’i’}，

{"left"，no_argument，0，’1’}，

{"license"，no_argument，0，-’l’}，

{"mono"，no_argument，0，’m’}，

{"no-dither"，no_argument，0，’d’}，

{"output"，required_argument，0，’o’}，

{"pre-amp"，required_argument，0，’a’}，

{"quiet"，no_argument，0，’q’}，

{"repeat"，optional_argument，0，’r’}，

{"replay-gain"，optional_argument，0，’G’}，

{"right"，no_argument，0，’2’}，

{"sample-rate"，required_argument，0，’R’}，

{"show-tags-only"，no_argument，0，’T’}，

{"shuffle"，no_argument，0，’z’}，

{"start"，required_argument，0，’s’}，

{"stereo"，no_argument，0，’S’}，

{"time"，required_argument，0，’t’}，

{"verbose"，no_argument，0，’v’}，

{"version"，no_argument，0，’V’}，

{"very-quiet"，no_argument，0，’Q’}，

}

2.2 安裝及編譯

本系統需要madplay源代碼以及libid3tag庫和libmad庫，這里采用madplay-0.15.1b.tar.gz、libid3tag-0.15.1b.tar.gz和libmad-0.15.1b.tar.gz，另外libid3tag庫編譯時需要zlib庫。將文件拷貝到/home/cvtech/jx2410/examples。其安裝后的目錄為：

[root@localhost root]#cd/home/cvtech/jx2410/examples

[root@localhost examples]#tar zxvf madplay.tar.gz

[root@localhost examples]#cd madplay

[root@localhost madplay]#ls-l

drwxr-xr-x4 rootroot 40961月25 11:10 install

drwxrwxrwx510001000 40961月25 12:06 libid3tag-0.15.1b

drwxrwxrwx5 10001000 40961月25 12:06 libmad-0.15.1b

drwxr-xr-x4 rootroot 40961月25 10:25 libz

drwxrwxrwx8 10001000 40961月25 12:06 madplay-0.15.1b

-rwxrwxrwx1 rootroot 12281月25 11:50 mkall

drwxr-xr-x7rootroot 40961月2511:35zlib-1.1.4

其中，install目錄是libid3tag和libmad庫安裝后的安裝目錄，madplay編譯時必須正確指定該目錄下的include和lib子目錄為其include搜索目錄和庫文件搜索目錄；libid3tag-0.15.1b為libid3tag庫的源代碼目錄[4]；libmad-0.15.1b為libmad庫的源代碼目錄；libz為libz庫安裝目錄，libid3tag庫編譯時使用；madplay-0.15.1b為madplay源程序目錄；mkall為編譯腳本。

在該目錄下直接執行以下語句：[root@localhost madplay]#./mkall

該腳本將編譯libid3tag庫、libmad庫以及madplay。編譯成功后在madplay-0.15.1b目錄下生成madplay文件即為MP3播放器程序。

編譯libid3tag庫：

cd libid3tag-0.15.1b

make distclean

CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc./configure--host=arm-linux--

prefix=/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/installCPPFLAGS=-I

/

home/cvtech/jx2410/examples/madplay/libz/include LDFLAGS=-

L/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/libz/lib make

make install

編譯libmad庫：

cd../libmad-0.15.1b

make distclean

CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc./configure--host=arm-linux--

prefix=/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install make

make install

編譯madplay：

cd../madplay-0.15.1b

make distclean

CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc./configure--host=arm-linux--enable-static CPPFLAGS=-I/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install/includeLDFLAGS=-L/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install/lib/make

/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc-static-Wall-g-O2-o madplay madplay.o getopt.o getopt1.o version.o resample.o filter.o tag.o crc.o player.o audio.o audio_aiff.o audio_cdda.o audio_hex.o audio_null.o audio_raw.o audio_snd.o audio_wave.o audio_oss.o-L/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install/lib/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install/lib/libmad.a/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/install/lib/libid3tag.a-L/home/cvtech/jx2410/examples/madplay/libz/lib-lz-lm cd..

編譯成功后將在madplay目錄下生成mplayer文件，該文件為mplayer媒體播放程序：

[root@localhost madplay-0.15.1b]#cp madplay/tftpboot

下載運行。啟動ARM9+Linux平臺，用U盤中的MP3音頻文件zgl.mp3，系統使用該文件進行測試：

#mount 192.168.1.180:/tftpboot/mnt/nfs

#mount/dev/sda1/mnt/udisk

#cd/mnt/nfs

#./madplay/mnt/cramfs/mp3/zgl.mp3

將耳機插入SPK座，如果正常的話將聽到歌聲。

3 mplayer媒體播放器的移植

mplayer只支持16 bpp以上圖形顯示，而不支持8 bpp圖形顯示，因此，當mplayer程序運行在LCD配置為STN的教學系統時，只能播放聲音，不能顯示圖形，而在LCD配置為TFT的教學系統時，既可以播放聲音，又能顯示圖形[5]。

以下為音視頻同步代碼

static float default_max_pts_correction=-1；//0.01f；

staticfloatmax_pts_correction=0；//default_max_pts_correction；

static float c_total=0；

float audio_delay=0；

static int softsleep=0；

float force_fps=0；

static int force_srate=0；

static int audio_output_format=0；

int frame_dropping=0；

static int play_n_frames=-1；

static int play_n_frames_mf=-1；安裝及編譯結果如下：

[root@localhost root]#cd/home/cvtech/jx2410/examples

[root@localhost examples]#tar zxvf mplayer.tar.gz

[root@localhost examples]#cd MPlayer-0.93

在MPlayer-0.93目錄下有一個腳本文件：mkall，這個文件為編譯腳本。在該目錄下直接執行：[root@localhost MPlayer-0.93]#./mkall

該腳本將配置并編譯mplayer，下面是該腳本所進行的配置和編譯命令：

./configure--cc=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc--target=arm-linux--with-extralibdir=/usr/local/arm/2.95.3/armlinux/lib/-with-extraincdir=/usr/local/arm/2.95.3/arm-linux/include/--disable-sdl--enable-static--disable-dvdnav--disable-tv--disable-gui--

disable-mpdvdkit--enable-linux-devfs make

編譯成功后將在MPlayer-0.93目錄下生成mplayer文件，該文件為mplayer媒體播放程序。

[root@localhost MPlayer-0.93]#cp mplayer/tftpboot

下載運行。啟動ARM9+Linux平臺，用U盤中的mpeg視頻測試[6]。

#mount 192.168.1.180:/tftpboot/mnt/nfs

#mount/dev/sda1/mnt/udisk

#cd/mnt/nfs

#./mplayer-vo fbdev/mnt/udisk/zbs.mpeg

將耳機插入SPK座，觀察LCD顯示器，測試系統是否有音視頻輸出。

4 結束語

本系統設計具有很好的移植性，其實現過程和核心的代碼對同類應用有很好的通用性，只需要較小的修改就能移植到不同的操作系統和平臺上，可以廣泛使用在各種嵌入式系統中，如PDA，智能手機等方面，并具有較高的經濟價值。該設計方案具有低耦合、高內聚、可擴展、可移植等良好特點，支持編碼格式為MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3和MPEG-4等多媒體文件。

[1]韋東山.嵌入式Linux應用開發完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2008：68-70.

[2]邵長彬，李洪亮.用Busybox制作嵌入式Linux根文件系統[J].微計算機信息，2007，23（10-2）：48-50.

SHAO chang-Bin，LI Hong-liagn.With busybox make embedded Linux root file system[J].Micro-computer information，2007，23（10-2）：48-50.

[3]馬忠梅，馬廣云，徐英慧，等.ARM嵌入式處理器結構與應用基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002.

[4]馬忠梅，李善平，康慨，等.ARM&Linux嵌入式系統教程[M].北京：北京航天航空大學出版社，2005.

[5]夏靖波，王航，陳雅蓉.嵌入式系統原理與開發[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[6]陳峰，李濱滔，戈志華.基于S3C2410的嵌入式Linux系統構建[J].現代電子技術，2007（24）：55-57.

CHEN Feng，TAO Li-Bin，GE Zhi-hua.S3C2410-based embedded Linux system construction[J].Modern Electronic Technology，2007（24）：55-57.