南京理工大学自动化学院嵌入式系统综合实验报告

2
2.2 MP3 播放器介绍
MP3是一种音频压缩技术，其全称是动态影像专家压缩标准音频层面 3 （Moving Picture Experts Group Audio Layer III），简称为MP3。它被设计用来大幅 度地降低音频数据量。它能够在音质丢失很小的情况下把文件压缩到更小的程序， 而且还非常好的保持了原来的音质，较小数据量在网络上传输根据便利。随着 Mp3播放器的出现机器技术的发展，对MP3播放器的要求越来越高，制造商在选 型、设计、开发、附加功能和适用领域等方面做了很多努力，对MP3文件进行解 码可以采用软件解码和硬件解码两种方法。硬件解码如采用专用解码芯片 MAS3507D，实现简单但增加硬件成本。软件解码需占用大量CPU时间，实现难度 较大，但硬件成本低，处理灵活。
系统硬件总体设计框图如图3-1所示：
3
带触摸屏的8英寸 TFT液晶屏
PC 宿主机
以太网
S3C2410
音频放大电路
IIS UDA1341
SDRAM
FLASH
UP-NETARM2410-S
图3-1 系统硬件总体设计框图 由图3-1可以看出，本次设计的MP3硬件主要组成部分有：CPU、D/A转换与 音频放大器、LCD显示屏、存储器等。以CPU S3C2410为中心，包括D/A转换与音 频放大，SDRAM，FLASH存储器，TFT液晶显示屏。 PC机通过以太网与ARM9开发 板相连，实现交叉编译功能。 处理器模块：S3C2410拥有丰富的处理器资源： 独立的16KB指令Cache和 16KB 数据Cache、MMU支持TFT的LCD控制器、NAND闪存控制器、3路UART、4路 DMA、4路带PWM的Timer、I/O口、RTC、8路10位ADC、触摸屏接口、IIC 总线接 口、IIS总线接口、2个USB主机、1个USB设备、SD主机和MMC接口、2路SPI。为手 持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。 音频接口：采用IIS接口芯片UDA1341，一路立体声音频输出接口可接耳机或 音箱，通过解码后的信号经音频放大电路输出。 LCD显示屏接口：显示MP3播放控制界面，通过人机界面实现对播放和暂停， 停止，音量递增，音量递减等功能的控制。
嵌入式系统的软硬件 设计
-—基于 Linux 的 MP3 播放器设计
姓 名: ****** 学 号: ************ 组 号: ** 组 学 院: 自动化学院 专 业: ************** 指导老师： *******
201* 年 6 月
1Biblioteka Baidu
目录
一、 引言 ............................................................................................................... 1 二、 系统总体设计平台 ....................................................................................... 2
2.1 UP-NetARM2410-S 开发板
Samsung公司推出的基于ARM9内核32位RISC处理器S3C2410，最高可运行在 203Hz。以此为核心的UP-NETARM2410-S开发板，是博创科技推出的国内较强配 置的嵌入式开发平台，是UP-NETARM2410模块化平台的姊妹平台，可以满足不同 院校的ARM9嵌入式教学要求。
扩展卡插槽
调试接口
图2.1 主控制器硬件框图 该 平 台 采 用 三 星 公 司 生 产 的 基 于 ARM9 架 构 的 嵌 入 式 芯 片 S3C2410 ， 主 频 202MHz，包含64MB SDRAM、64MB FLASH、LCD、键盘、网卡、USB接口、 UART/IrDA、A/D通道、CAN BUS、扩展卡插槽等硬件配置。硬件配置结构如图 2.1所示。
ARM9 实验平台中已经包含了许多基本模块，兼容性很好，所以可以省去 许多硬件开发的步骤，诸如 A/D、D/A、FLASH、以太网卡、CAN 总线控制器及 LCD 显示器等，也包含了许多扩展模块的接口。
CAN总线
USB接口
UART/IrDA
FLASH
S3c2410x
网卡
微处理器
SDRAM
AD通道
LCD
嵌入式作为当前的热门的发展行业，嵌入式技术广泛的引用于工业控制、设 备通信、医疗仪器、智能家具等领域，而且广泛的应用于手机、PDA 等消费类电 子产品中。作为现在主流的音乐存贮格式 MP3 作为常用的音乐存贮格式，数据压 缩失真率低，再次播放效果好。所以 MP3 音乐播放器在这些个人消费电子设备中 实现显得十分有竞争力。
1
二、 系统总体设计平台
本次实验任务是在博创公司开发的UP-NETARM2410-S嵌入式系统教学平台 上设计一个基于嵌入式Linux与QT的MP3播放器。使用QT制作图形用户界面，利 用开源的Madplay解码器对MP3文件进行软件解码，实现打开歌曲文件、播放、 暂停、停止、上下曲目、音量增减等功能。
MP3 作为高质量音乐压缩标准，给音频产业带来了具大的冲击。MP3 技术 使音乐数据压缩比率大，回放质量高, 较小数据量和近乎完美的播放效果使其 在网络上传输得以实现。 随着 MP3 播放器的出现及其技术的发展，对 MP3 播 放器的要求越来越高，制造商在选型、设计、开发、附加功能和适用领域等方 面做了很多努力，设计了多种方案[1]。
2
一、 引言
近年来，嵌入式系统的发展成为计算机科学领域的一个热门技术。嵌入式 系统是应用于特定设备中的专用计算机。随着计算机硬件技术的发展革新，用 户对嵌入式产品功能的要求也愈加完备。越来越多的嵌入式系统，包括PDA、 MP3播放器、WAP手机等在我们生活中扮演着愈加重要的角色。其中作为嵌入 式数码设备的代表，MP3播放器深得广大用户的喜爱。
目前，随着科技的发展，多功能的 ARM 处理器取代了功能相对单一的单片机 处理器，成为市场上新的主流处理器，ARM 的计算能力不断增强，模块功能不断 完善，应用适用范围也不断地扩大着，所以了解并掌握基于 ARM 框架下的 LINUX 系统的开发显得更为重要。而且在设计开发过程中，充分利用 Linux 操作系代码 开源、统稳定性高、可裁剪可移植性、和兼容性好等优点，去设计基于 Linux 操 作系统的音乐播放器的开发，同时采用 QT 界面技术与 GUI 图形用户界面的 MP3 音乐播放器，完美的实现 MP3 音乐播放器的相关功能。
2.3 QT-嵌入式 GUI 设计
Qt 是一个跨平台的 C++图形用户界面应用程序框架。他提供应用程序开 发者建立艺术级界面所需的所有功能。Qt 是完全面向对象的，很容易扩展，并 且允许真正地组件编程。Qt/Embedded 是基于 Qt 的嵌入式 GUI 和应用程序开发 的工具包，它可运行多种嵌入式设备上，主要运行在嵌入式 Linux 系统上，为 嵌入式应用程序提供 Qt 的标准 API。利用 Qt 设计图形用户界面，可以大大提 高人机交互的友好性和美观性。
2.1 UP-NetARM2410-S 开发板........................................................................... 2 2.2 MP3 播放器介绍 ......................................................................................... 3 2.3 QT-嵌入式 GUI 设计..................................................................................... 3 三、 MP3 播放器具体设计思路 ........................................................................... 3 3.1 硬件体系结构 ............................................................................................. 3 3.2 软件体系结构 ............................................................................................. 4 四、 系统调试结果 ............................................................................................... 6 五、 虚拟平台的建立、库文件加载、编译调试 ............................................... 7 5.1 本机 Qtopia 虚拟平台的建立 .................................................................... 7 5.2 QT 交叉编译环境的建立与开发板库文件的加载..................................... 9 5.3 程序交叉编译调试过程的建立 ................................................................. 9 5.4 QT 文件打开功能的编写........................................................................... 10 六、Qt 界面设计 ..................................................................................................... 11 6.1 Qt/Embedded 开发环境的建立 ................................................................ 13 1） 在宿主上运行和调试的环境。 .............................错误!未定义书签。 2） 与目标机上交叉编译的开发环境。（具体的操作步骤是其他组员 完成的，这边不再详细地说明） .............................................错误!未定义书签。 6.2 MP3 播放器界面设计及编译 .................................................................... 13 七、mp3 程序设计部分 .......................................................................................... 14 3.1 通讯实现 ................................................................................................... 14 3.2 MP3 解码器设计 ........................................................................................ 15 3.3 控制操作设计 ........................................................................................... 16 3.4 播放列表设计 ........................................................................................... 20
三、 MP3 播放器具体设计思路
本次实验任务是在UP-NETARM2410-S嵌入式系统教学平台上设计一个基于 嵌入式Linux与QT的MP3播放器。使用QT制作图形用户界面，利用开源的Madplay 解码器对MP3文件进行软件解码，实现打开歌曲文件、播放、暂停、停止、上下 曲目、音量增减等功能。
3.1 硬件体系结构