應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器設計與實現

鄒宇聰

【摘要】 隨著信息時代的到來，生活水平提高的越來越快，遠程的音樂播放為人們的生活帶來了極大的方便與樂趣。遠程控制技術目前在軍事、醫療、衛生、生活等各個領域都被人們廣泛的應用，受到了極大的好評。為此，提出一種應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器，通過研究微小衛星的技術現狀，在此基礎上對音樂播放器進行了嵌入式設計，通過編程接口將數據進行必要處理，對遠程指令以數據進行處理，利用網絡協議進行微小衛星與終端設備的連接，完成網絡數據傳輸，用控制命令進行播放編程。實驗表明，應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器設計能夠實現智能控制，具有較好的操控性和可擴展性，具有廣泛的應用空間。

【關鍵詞】 微小衛星 嵌入式 遠程 音樂播放器

一、引言

遠程控制為人們的生活提供了非常便捷的方式，特別是在當今的信息社會，隨著互聯網絡的飛速發展，控制技術越來越受到了人們的關注。遠程控制能夠將工作與生活有結結合到一起，使工作效率更高，家庭生活更加舒適，因此，遠程控制技術潛力巨大[1]。

當前狀態中國市場中，各種智能設備發展不勻衡，社會上的產品技術沒有統一標準，但從整個趨勢上來看，人們對智能家居的追求越來越高，智能化和舒適化將是發展的重要方向。

提出一種應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器，通過研究微小衛星的技術現狀，在此基礎上對音樂播放器進行嵌入式設計，通過編程接口將數據進行必要處理，對遠程指令以數據進行處理，利用網絡協議進行微小衛星與終端設備的連接，完成網絡數據傳輸，用控制命令進行播放編程。實驗表明，應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器設計能夠實現智能控制，具有較好的操控性和可擴展性，具有廣泛的應用空間。

二、嵌入式音樂播放器研究現狀

嵌入式音樂播放系統是依據高度分散、技術密集、資金密集和不斷創新的集成知識系統，集電子技術、半導體技術、計算機技術和各種具體的應用于一身的綜合性產物。嵌入式音樂播放系統的興起源于網絡通信及媒體技術的不斷發展，網絡時代為微型計算機打開一個全新的世界，嵌入式系統作為 IT 界的新技術，它的應用成為個人電腦和互聯網之后的又一熱點[2-3]。

在上個世紀70年代，微型音樂播放器便應用于各個領域，因其具有較高的性價比、較低的能耗、較小的體積以及簡單的結構，這種智能微型機對于專業控制人士具有很大的吸引力，要求在對象體系中要嵌入微型機，以此實現控制系統智能化[4]。1976 年，英特爾推出世界上第一個單片機——MCS-48，它僅包含 ROM 和RAM 的簡單程序，并成功將各種 CPU 微處理器系統外的資源集成到 CPU 上。1980，英特爾公司全面提高了 MCS-48 單片機，奠定了嵌入式系統單片機應用模型的基礎。至今，到1984年，隨著Intel 公司推出 16位 8096 系列，嵌入式微控制器得到更廣闊的使用市場，這使得嵌入式在微處理機領域出現。此外，在1982年，首枚數字信號處理芯片（DSP）實現了高速、實時地處理模擬信號，進而將數字信號轉換成專業的處理器，其處理速度比當時最快的 CPU 還快 10～50 倍。隨著集成電路技術的發展，DSP 芯片的性能不斷提高，目前已廣泛用于通信、控制、計算機等領域[5]。1990 年后，隨著網絡時代的到來，網絡通信和多媒體技術的快速發展，8/16位單片機的速度和內存容量已經難以滿足的應用程序需求。集成電路技術的發展，32 位微處理器價格下跌，綜合競爭能力已經與 8/16 單片機相近。基于嵌入式音樂播放器開發模式的發展總共經歷3個階段[6-8]：第一階段是沒有操作系統的嵌入式算法階段，這時期內的嵌入式音樂播放器主要單片機為核心，這是由可編程控制器、以單芯片為核心的一種操作系統，與此同時還具有一些監測、指導設備配合的簡單功能。這階段的嵌入式音樂播放器多數應用于一些專業性非常強的工業控制系統中，一般都沒有操作系統的支持，而是以匯編語言編程的方式對系統進行直接控制，現在這種方式已經不在使用。

三、嵌入式遠程音樂播放器控制系統

數據命令經過傳輸加密后通過網絡客戶端傳輸到命令的終端，整個過程經過微小衛星中繼，數據主要以網絡協議為通用標準[9]。

3.1 DCT變換

DCT變換的原理同離散性傅立葉變換形式一致，將空間的數據命令變換到衛星傳輸的域中，能量主要集中低頻區。通過公式（1）能夠發現，微小衛星信號傳輸高頻幅值接近于零時，越有利于數據傳輸過程。數值較大時，交流數據信息可逆。

3.2網絡協議

TCP/IP協議包含一系的空間和網絡通信協議，該協議由七層網絡模型組成，受到七個方面的制約[13]。其具體分層如圖1所示。

這七個網絡協議各負責一個方面，每一層之間都為上層的協議服務。在整個遠程命令傳輸過程中，從用戶端發出一個數據遠程控制命令，先從系統的應用層發起傳遞，一層一層直到物理層結束[14]。

其中，OSI指的是遵循的一個統一標準，一個系統無論在任何空間與地方，都按照同一的標準去執行通信，就能將龐大的通信系統簡單化。OSI系統采用開放式結構，每個層次之間都有服務的權限。主要是通過協調來制定協議使用。

四、嵌入式系統

嵌入式系統是現在比較流行的技術，嵌入式技術主要，用于控制、輔助操作。具有內核小，專用性強和系統簡單等優點[15]。

4.1嵌入式系統組成

嵌入式系統是由傳輸設備、嵌入式控制軟件、中央處理器以及操作系統構成。其中，處理器是整個系統的最核心部分，負責系統的上傳下達和指令執行。它具有時時性響應快，執行時間短等特點。

嵌入式操作平臺是基于特定的操作平臺，為達到某個預期的目的，專為特定的嵌入式領域設計的平臺。嵌入式軟件需要確保準確、系統安全穩定的運行。其結構圖如圖2所示。

4.2嵌入式操作系統

在正常情況下，嵌入式操作系統需要有網絡接口、虛擬文件系統、運行操作指令、硬件支持、穩定的運作內核等五大部分組成。這種獨特的模塊機制來源于客戶的需求，從而依次將這些內核或者插入內核移出系統。這樣，嵌入式操作系統的內核就會顯得非常小巧，適合嵌入式系統的要求，進而滿足用戶的需求。

五、結論

當前狀態中國市場中，各種智能設備發展不勻衡，社會上的產品技術沒有統一標準，但從整個趨勢上來看，人們對智能家居的追求越來越高，智能化和舒適化將是發展的重要方向。提出一種應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器，通過研究微小衛星的技術現狀，在此基礎上對音樂播放器進行了嵌入式設計，通過編程接口將數據進行必要處理，對遠程指令以數據進行處理，利用網絡協議進行微小衛星與終端設備的連接，完成網絡數據傳輸，用控制命令進行播放編程。實驗表明，應用于微小衛星的嵌入式遠程音樂播放器設計能夠實現智能控制，具有較好的操控性和可擴展性，具有廣泛的應用空間。

參 考 文 獻

[1]李嘉，楊佃福.嵌入式遠程監控系統的開發[J].自動化儀表，2002，23（4）：5-7.

[2]周衛玉，孫新亞.基于ARM和uCLinux的嵌入式遠程數據采集終端[J].計算機工程，2004，30（23）：156-158.

[3]楊穎，陳之龍，黃杰，等.基于USB攝像頭的嵌入式遠程視頻監控系統[J].安防科技，2007，2（3）：12-13.

[4]劉媛，張偉，王知學.基于B/S和C/S架構的嵌入式遠程監控系統[J].儀表技術與傳感器，2008，21（10）：39-41.

[5]何諧，唐大權，張淑廷，等.一種基于51單片機的音樂播放器的設計[J].現代電子技術，2014，21（16）：11-13.

[6]宋蘇影，王宏華.基于MSP430F149單片機的電子音樂播放器設計及實現[J].機械制造與自動化，2016，45（2）：210-212.

[7]胡志強，張宏，趙瑞瑞，等.U盤接口芯片CH378在音樂播放器設計中的應用[J].哈爾濱理工大學學報，2015，20（5）：103-107.

[8]鄒威，彭佳紅，石毅.基于Android的多媒體音樂播放器設計[J].電腦知識與技術，2016，12（3）：156-162.

[9]劉垣，李外云，趙嘉怡.基于STC單片機WAVE音樂播放器的設計與實現[J].科技創新與應用，2015，21（34）：50-51.

[10]劉煒.基于Android系統的網絡音樂播放器設計與實現[J].科技研究，2014，21（2）：589-596.

[11]陳貴銀.Proteus仿真軟件在音樂播放器制作中的應用[J].自動化應用，2014，2（12）：18-20.

[12]徐陽.基于AT89C51SND1C單片機的MP3音樂播放器設計[J].長江大學學報（自科版），2015（25）：34-37.

[13]王玉凡.基于Android平臺的手機音樂播放器的設計與實現[J].河北軟件職業技術學院學報，2014，16（1）：57-60.

[14]崔倰.聲音中的種種細節信手拈來Sony索尼HAP-Z1ES硬盤音樂播放器TA-A1ES功率放大器組合[J].家庭影院技術，2016，21（5）：256-263.

[15]李瑋盛.細致入微，復古與潮流的碰撞VentureCraft VALOQ與V-Moda Crossfade Wireless便攜音樂播放器與頭戴式無線耳機[J].家庭影院技術，2016，2（3）：236-246.