基于￥３Ｃ２４４０的嵌入式多媒体控制器设计代新冠１，田永鹏２，张超１（１．西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安２．陕西高速诚信交通工程有限公司７１００５４；陕西西安７１００６８）摘要：根据当今移动终端设备多功能、低功耗、易于移植的要求，分别从硬件扣软件系统２方面提出了一种基于三星￥３Ｃ２４４０芯片的嵌入式多媒体娱乐控制器的解决方案，同时介绍了利用ｌｕＣＬｉｎｕｘ构造嵌入式系统的方法，并提出了基于ＭｉｎｉＧＵＩ开发多媒体娱乐软件的基本方案。通过测试．系统能够满足用户在文字、音视频处理以及常用有线、无线数据交换等多方面的要求。关键词：嵌入式Ｌｉｎｕｘ；ＭｉｎｉＧＵｌ；ｓ３Ｃ２４４０；ＪＦＦＳ２中图分类号：ＴＰ３７文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—３７３Ｘ（２００６）０８—０３９—０３ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＥｍｂｅｄｄｅｄＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢａｓｅｄｏｎ￥３Ｃ２４４０ＤＡＩＸｉｎｇｕａｎｌ，ＴＩＡＮＹｏｎｇｐｅｎ９２。ＺＨＡＮＧＣｈａ０１（１．ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ’ａｌｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｄｅｎｃｅ２．ＳｈａａｎｘｉＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉ／＇ｌｅｅｒａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ７ａｎ，７１００５４，Ｃ１１ｉｎａ；Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｌｌ，７１００６８，Ｃ１１ｉｍ）Ａｂｓｌｒａｃｌ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｃｌｅｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄａｔＯｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉｆｕｎｅｔｉｏｎ，ｌｏｗ—ｐｏｗｅｒ—ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｎｄｅａｓｙｔｒａｎｓｐｌａｎｔｔＯｍｏｂｉｌｅｔｅｒｍｉｎａｌ．Ｔｈｅａｒｔｉ—ａｐｒｏｊｅｃｔｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｙｓｔｅｍａｎｄｈｏｗｗｅｃａｒｒｙｍｅｅｔｕｓｅｒｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｔｉｎｇ，ｔｈｉＳｓｙｓｔｅｍｍａｙｏｒＯＵｔｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈＭｉｎｉＧＵＬＢｙｔｅａ—ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｗｏｒｄ，ａｕｄｉｏ，ｖｉｄｅｏａｎｄｔｈｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｉｒｅｗｉｒｅｌｅｓｓｄｅｖｉｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘ；ＭｉｎｉＧＵＩ；Ｓ３Ｃ２４４０；ＪＦＦＳ２由于移动通信技术的高速发展，移动电话早已超出了原有的进行语音通信的领域，正逐步成为手持娱乐终端的中心。手机用户希望自己的手机在完成通信基本功能的同时还能作为ＰＤＡ、ＭＰ３播放器、数码相机、摄像机、视频播放机等。因此，设计出多功能、低功耗的多媒体终端至关重要。ＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘ系统具有低功耗、易移植、便于定制的特点，所以我们采用其作为系统设计的理想平台。１户提供了多种与其他系统进行信息交互的功能，可以自由地实现文字、声音和图像资料的交换。软件系统包括“ＣＬｉｎｕｘ操作系统、图形用户接口ＧＵＩ，方便用户根据自身的需要，开发相应的多媒体应用程序。ｕＣＬｉｎｕｘ操作系统高效稳定，提供了完成嵌入功能的基本地内核，能够处理嵌入式任务和用户界面，更由于其开发源码、定制方便以及易于移植，并不需要ＭＭＵ的支持，可广泛地用于各种嵌入式系统中。系统设计本方案由硬件系统和软件系统２部分构成，其中硬件１．１硬件系统硬件系统￥３Ｃ２４４０构成核心电路系统，该芯片采用ＲＩＳＣ结构，除具有一般嵌入式芯片所具有的总线，ＳＤＲＡＭ控制器以外，还具有丰富的扩展功能接口，内部集成了ＴＦｒ／ＳＴＮＬ（’Ｄ和触摸屏控制器、ＵＳＢＳｌａｖｅ，ＵＳＢＨｏｓｔ，Ｉｒ—系统采用三星的具有ＡＲＭ９２０Ｔ核的１６／３２位多功能、低功耗的嵌入式处理器￥３Ｃ２４４０。￥３Ｃ２４４０是韩国三星公司推出的一款高档的，可用于手持设备、智能家电等便携产品开发的嵌入式微处理器，其主频处理速度达到４００ＭＨｚ，完全可以满足音频和视频的处理要求。其主控制芯片及丰富的外围接口电路可用于创建连接各类设备的集成化驱动程序和协议堆栈，如读写ＵＳＢ的接口、ＭＭＣ／ＣＦ多媒体卡接口、ＡＣ９７音频接口、无线网络接口、ＩｒＤＡ红外接口等，给用ＤＡ红外接口、ＳＤ＆ＭＭＣ存储卡接口、ＡＣ９７数字音频接口等大量的功能模块。同时，通过外扩的ＰＣＩ总线，使得系统具有很强的扩展和升级能力，提供了极其丰富的人机交互接口。图１为系统的硬件结构框图。该芯片采用１．２Ｖ的工作电压，功耗很低，能够满足消收稿日期：２００５一ＩＩ一１４费类电子电源对功耗的要求。同时，电源管理模块能够提３９万方数据 供系统多种电压供电，包括芯片内核电压采用１．８Ｖ供电，芯片的Ｉ／Ｏ部分采用３．３Ｖ供电，而片外的一些常规集成电路又采用５Ｖ供电。智能电源管理模块很好地解决了对系统各个部分供电要求的不同，降低了功耗，减少了不同电源之间的干扰噪声，提高了系统的集成度。焉磊一Ｉ匝圈掣ＩＣ无线Ｉ吩ｋ１ｕ源符理ｌＬ———＿Ｊ±蓝牙接】Ｉ匕竺竺兰Ｉ微硬斑其他扩肥Ｊ红外接¨１翮～—］ｒ—控制器ＩＰｃＩ总线ＡＲＭ９２０Ｔ核ＵＳＢＨｏｓｔｆ——皇—————一Ｕ箍接１１ＰＣＩ总线挖捌器拄；！ｉｔｌ器ｆ芯．ＩｔＬＣＤ｝ＣｏｌｌｔｒｏＩｌｅｒ１２８Ｍ１２８ＭＩＴＦＴＬＣＤＦＬＡＳＨＳＤＲＡＭＩ触艇肼图１嵌入式多媒体控制器硬件结构框图由于Ｓ３Ｃ２４４０芯片内部没有实现ＰＣＩ总线，为了使系统具有更强的扩展和升级能力，通过外围的ＰＣＩ总线控制器芯片实现系统总线的扩展。该芯片支持ＰＣＩ２．１协议规范，在３３ＭＨｚ的总线时钟频率下，其峰值传输速度可达１３３ＭＢ／Ｓ，完全可以满足数据传输的要求。通过ＰＣＩ总线实现蓝牙接口和无线网络接口，满足用户远距离数据传输和无线网络的要求。同时，系统可以连接２．５英寸或者１．８英寸的小型硬盘，实现用户信息的移动存储，用户可以根据需要扩大存储容量。由于在系统中采用了ＰＣＩ总线控制器，扩展出了ＰＣＩ总线，使得系统在某种意义上相当于一台小型ＰＣ机，用户可以很方便地进行硬件系统的扩展和升级。为了满足有些场合的人机交互，不同于一般的ＰＣ机系统，要求快捷、方便的操作要求，我们采用６．４英寸高亮度彩色ＴＦｒＬＣＤ触摸屏，用户与上层多媒体处理软件的交互直接通过触摸屏方式实现，提供了良好的人机接口。１．２软件系统软件系统由ｐＣＬｉｎｕｘ操作系统、嵌入式图形用户界面支持系统ＭｉｎｉＧＵＩ构成。ｔｔＣＬｉｎｕｘ操作系统包括引导装载程序、嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核、必要的设备驱动程序、文件系统ＪＦＦＳ２等，具有高度模块化、易于定制、可移植性好等优点。引导装载程序ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ是系统加电后运行的第一段软件代码。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。每种不同的ＣＰＵ体系结构都有不同的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ，ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ是严重依赖于硬件而实现的。本系统采用基于ＡＲＭ９２０Ｔ核的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ，且根据系统硬件设备的实际配置修改了ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的源程序，使他能够运行到我们的系统上。所设计的系统提供了最大１２８Ｍ可选的ＳＤＲＡＭ４０万 方数据和最大１２８Ｍ可选的ＦＬＡＳＨ存储器，系统运行小型的，经过裁剪的Ｌｉｎｕｘ微内核。微内核由内存管理、进程管理和事务处理构成，包括了所有核心的操作系统功能在内。ｔ－ＣＬｉｎｕｘ操作系统本身的微内核体系结构相当简单，系统要求的网络协议和文件系统以模块形式置于微内核的上层，驱动程序和其他部件可在运行时作为可加载模块编译或是添加到内核，这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。用户可以结合定制的驱动程序和应用程序来实现自己的附加功能，大大减小了内核的体积，便于维护和移植。其中，采用ＪＦＦＳ２日志闪存文件系统管理非易失性存储中的结构化文件数据，ＪＦＦＳ２是专门为像闪存芯片那样的嵌入式设备创建的，所以他的整个设计提供了更好的闪存管理，为掉电或系统崩溃等突发事件提供了很好的数据保护机制。作为多媒体娱乐系统的设计，嵌入式图形用户界面支持系统ＧＵＩ和上层的网络多媒体处理软件就显得很重要，直接关系到系统的易用性和友好的人机界面。用户通过ＧＵＩ与系统进行交互。所以，ＧＵＩ应该易于使用，并且非常可靠，但他还需要是有内存意识的，以便在内存受限的微型嵌入式设备上无缝执行。他应该是轻量级的，能够快速装入并且是可配置的。近来的市场需求显示，越来越多的嵌入式系统包括ＰＤＡ、机顶盒均要求提供全功能的Ｗｅｂ浏览器。这包括ＨＴＭＬ４．０的支持、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ的支持，甚至包括Ｊａｖａ虚拟机的支持。而这一切均要求有一个高性能、高可靠的ＧＵＩ的支持。综合考虑了目前嵌入式系统ＧＵＩ的实现方法，本系统采用比较成熟的ＭｉｍＧＵＩ作为图形用户界面支持系统，并成功移植到嵌入式娱乐系统之上。ＭｉｎｉＧＵＩ是一种面向嵌入式系统或实时系统的图形用户界面支持系统，是遵循ＬＧＰＬ条款的纯自由软件，提供了完备的多窗口机制，多字符集和多字体支持，ＢＭＰ，ＧＩＦ，比较成熟的图形引擎之上的，比如ＳＶＧＡＬｉｂ和ＬｉｂＧＧＩ，系了大量的图形应用编程接口，包含全部功能的库文件大小ｋ左右，特别适合用在嵌入式系统上开发控制台图形用户界面的应用程序。同时，由于图形抽象层（ＧＡＬ）和输入抽象层（ＩＡＬ）概念的引入，将底层图形硬件和上层的图形操作和输入处理分离开来，大大提高了ＭｉｎｊＧＵＩ的可系统上。多媒体娱乐应用软件的方案设计基于ＭｉｎｉＧＵＩ的嵌入式娱乐系统软件，应该最大限度ＪＰＥＧ，ＰＣＸ，ＴＧＡ等常见图像文件的支持等。他是建立在统开发的重点在于窗口系统、图形接口之上，ＭｉｎｉＧｕ提供仅为３００移植性。利用ＧＡＬ和ＩＡＬ，ＭｉｎｉＧＵＩ可以在许多图形引擎上运行，可以很方便地移植到基于ＡＲＭ９２０Ｔ核的ｓ３Ｃ２４４０２满足视听娱乐的要求。能提供视频播放、音频播放等多媒体处理软件，个人信息管理软件及无线网络服务。其中，音频应能支持ＭＰ３，．ＷＭＡ，ＷＡＶ等格式，视频支持ＡＶＩ（ＸｖｉＤ＆ＤｉｖＸ４．ｏ＆５．ｏ）格式。个人信息管理程序提供备忘录、记事本、名片夹等多种功能。无线网络服务提供全功能的Ｗｅｂ浏览器。用户通过触摸屏与应用软件进行交互，提供了友好的人机界面。图２为该系统的架构。３结语ＩＤＣ发布的统计表明，未来的４～５年内，消费类电子市场会增长５～１０倍，这将带动嵌入式系统的飞速发展。如果将所有的信息产品计算进去，作为信息家电核心的嵌入式系统，每年将会有上百亿人民币的收入，市场具有大的潜力。开发出多功能、低功耗的消费类电子产品的需求也日益迫切。图２基于ＭｉｎｉＧＵＩ的多媒体处理软件架构该系统中的所有应用程序都以ＪＦＦＳ２进程的形式执行，ＭｉｎｉＧＵＩ提供应用程序管理功能。所有的应用程序都运行在同一个地址空间，这样大大提高了程序之间的通讯效率。当应用程序之间需要通讯时，可以通过ＭｉｎｉＧＵＩ提供的ｒｅｑｕｅｓｔ／ｒｅｓｐｏｎｓｅ接口实现。我们使用消息驱动作为应用程序的创建构架，触摸屏的按击由Ｍｉ血ＧＵｌ支持系统，窗口管理器收集，将其以事先约定的格式翻译为特定消息，每一个多媒体处理应用程序都包含有自己的消息队列，支持系统将消息发送到应用程序的消息队列中，应用程序建立一个消息循环，在这个循环中读取消息，应用程序同时提供一个处理消息的标准函数，在消息循环中，系统调用此函数，在此函数中处理相应的消息，完成用户的请求。图３是基于消息驱动的应用程序的简单框架。［１］Ｋａｒｉｍ图３基于消息驱动的应用程序框架我们设计的系统能够完成目前市场上ＭＰ３、移动存储盘、无线传输设备的大部分功能，满足人们对多媒体应用终端的需求。我们相信，这一成果必将推动消费类电子市场的发展。参考文献Ｙａｇｈｍｏｕｒ．ＢｕｉｌｄｉｎｇＥｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘＳｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．ＵＳＡ，Ｏ’Ｒｅｉｌｌｙ，２００３．［２］马忠梅，马广云．ＡＲＭ嵌入式处理器结构与应用基础［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２．［３］李善平，刘文峰，王焕龙．Ｌｉｎｕｘ与嵌入式系统［Ｍ］．北京：清华大学出版社．２００３．［４］梁华．嵌入式系统：数字化产品的核心［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ０．ｃｃｉｄｎｅｔ．ｔｏｍ，２００ｌ（８）：２３．（上接第３５页）太慢了）。一旦握手完成，ＳＳＬ会使用消息认证代码来确保数据完整性，从而让客户和服务器在合理地相信他们的消息的安全的情况下，任意进行通信。要把ＩｅｅＳＳＬ集成进应用，通常不需要改动源代码，但会涉及到以下管理任务：（１）创建一个公钥基础设施（如果有必要）；（２）编写用于ＩｃｅＳＳ＿Ｌ插件的ＸＭＬ配置文件；操作是一个不错的选择。４结语作者在研究了发布／订阅模式以及Ｉｃｅ的基础上，提出并实现了基于Ｉｃｅ的数据分发系统。该系统可以进行较基本的数据分发管理，也具有一些安全方面的措施，并且能够记录和查询系统中的所有事件。参考文献［１］ＤａｔａＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅｆｏｒＲｅａｌ—ｔｉｍｅＳｙｓｔｅｍｓＳｐｅｅｉｆｉｃａ—（３）修改应用的配置，以安装ＩｃｅＳＳＬ并使用安全的连接。３．３ｔｉｏｎ，Ｖｅｒｓｉｏｎ１．１．日志管理数据分发系统离不开日志管理，系统中注册了哪些主［２］ＢｏｏｃｈｇｕａｇｅＧ，ＲｕｎｂａｕｇｈＵｓｅｒＪ，ＪａｃｏｂｓｏｎＩ．ＵｎｉｆｉｅｄＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎ—题，注销了哪些主题，哪个ＩＰ的节点在什么时刻发送了什么主题的哪些内容，这些都需要记录备案，以便日后查阅。日志服务通过在系统中注册了所有其他节点注册的主题后，就可以收到所有的事件了。每接收到一个事件，就需要将这个事件的相关信息保存起来，存人数据库。由于事件的格式是自定义的，因此采用ｈｉｂｅｒｎａｔｅ对数据库进行Ｇｕｉｄｅ［Ｍ］．Ａｄｄｉｓｏｎ—ＷｅｓｌｅｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎ－ａｌ，１９９８．［３］ＧａｍｍａＥ，ＨｅｌｍＲ，ＪｏｈｎｓｏｎｍｅｎｔｓｏｆＲｅｕｓａｂｌｅＲ，ｅｔａ１．ＤｅｓｉｇｎＰａｔｔｅｒｎｓ：Ｅｌｅ—ＯｂｊｅｃｔＯｒｉｅｎｔｅｄＳｏｆｔｗａｒｅ［Ｍ］．Ａｄｄｉｓｏｎ—ＷｅｓｌｅｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，１９９５．［４］ＨｅｎｎｉｎｇＭ，ＶｉｎｏｓｋｉｗｉｔｈＳ．ＡｄｖａｎｃｅｄＣＯＲＢＡＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，１９９９．４】Ｃ”［Ｍ］．Ａｄｄｉｓｏｎ—Ｗｅｓｌｅｙ万方数据
