一種智能無線多媒體數(shù)字播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　摘 要： 基于嵌入式Linux技術(shù)，提出一種智能無線多媒體數(shù)字播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。介紹了系統(tǒng)功能、總體結(jié)構(gòu)、主控CPU和無線模塊。通過Linux系統(tǒng)中SPI接口的驅(qū)動(dòng)對(duì)無線模塊的控制，成功實(shí)現(xiàn)了區(qū)域位置自動(dòng)識(shí)別和音視頻文件的受控播放以及與用戶進(jìn)行交互的圖形化界面操作程序。

　　隨著旅游業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，信息技術(shù)的進(jìn)步，極大的改善和豐富了人們的日常生活。以休閑、觀光為主的旅游業(yè)和以科技信息和人文信息吸收為主的展覽館、博物館、文化教育成列館、產(chǎn)品交易會(huì)越來越受到人們的關(guān)注。參觀、旅游服務(wù)的電子化、智能化、可視化是全方位提高服務(wù)檔次和水平的發(fā)展方向。 傳統(tǒng)的人工解說方式不但需要大量人力和物力，還不能保證解說質(zhì)量，特別是人數(shù)較多、多個(gè)解說員同時(shí)講解時(shí)，參觀者大多聽不到或聽不清楚解說內(nèi)容。基于傳統(tǒng)解說方式存在的不足和旅游市場(chǎng)對(duì)電子導(dǎo)游產(chǎn)品的迫切需求，本文提出一種基于嵌入式的智能無線多媒體數(shù)字播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并通過軟硬件單元設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)樣機(jī)研制。本文介紹一種智能無線多媒體播放系統(tǒng)，該產(chǎn)品將嵌入式應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用于電子多媒體導(dǎo)游產(chǎn)品開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了視頻受控播放，彌補(bǔ)了以往單一語(yǔ)音解說的不足，也有重要的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

　　1 系統(tǒng)組成

　　一種能夠自動(dòng)接收并識(shí)別無線地址碼的嵌入式智能無線多媒體播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由手持智能無線多媒體終端和地址碼無線發(fā)射機(jī)構(gòu)成。

　　地址碼無線發(fā)射機(jī)安裝在各個(gè)景點(diǎn)或展臺(tái)處，周期性地向外發(fā)射自身地址碼，不同的景點(diǎn)/展臺(tái)具有不同的地址碼，同一景點(diǎn)/展臺(tái)可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)相同地址碼的發(fā)射機(jī)，盡量讓所發(fā)射的信號(hào)覆蓋整個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)，同時(shí)通過發(fā)射功率控制技術(shù)避免相鄰景點(diǎn)/展臺(tái)之間產(chǎn)生交叉干擾。隨著用戶的移動(dòng)，所攜帶的手持智能無線多媒體終端在走近某景點(diǎn)/展臺(tái)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收到對(duì)應(yīng)該景點(diǎn)/展臺(tái)的地址碼，通過對(duì)該地址碼的解析，接收終端調(diào)用并切換到該地址碼對(duì)應(yīng)的、預(yù)存在SD存儲(chǔ)卡中的音視頻文件進(jìn)行播放，用戶可通過LCD液晶觸摸顯示屏觀看播放內(nèi)容，也可以終止自動(dòng)播放，手動(dòng)選擇其他的音視頻文件進(jìn)行播放。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

　　設(shè)計(jì)指標(biāo)為：各景點(diǎn)/展臺(tái)的覆蓋范圍5 m~25 m可調(diào)；各景點(diǎn)/展臺(tái)之間互不干擾；景點(diǎn)識(shí)別編碼發(fā)射采用ISM頻段；信號(hào)發(fā)射功率在允許范圍之內(nèi)可調(diào)；能在溫度濕度相對(duì)惡劣的環(huán)境下工作；使用智能化操作系統(tǒng)，可隨時(shí)更新應(yīng)用程序；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同景點(diǎn)/展臺(tái)的音視頻內(nèi)容切換；擁有圖形用戶界面，用戶可通過觸摸屏手動(dòng)選擇音視頻文件和語(yǔ)種；可存放音視頻文件，大小及數(shù)量根據(jù)SD存儲(chǔ)卡容量決定，可現(xiàn)場(chǎng)下載更新；支持音頻MP3和MPEG1-4視頻文件播放；發(fā)射主機(jī)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

　　為了滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的主要器件選擇如下：（1）地址碼無線發(fā)射機(jī)的主控芯片選用TI公司的MSP430F133；（2）手持智能無線多媒體終端的主控芯片選用三星公司的S3C2440A，該芯片典型主頻為400 MHz，集成了NAND Flash控制器、SD/MMC控制器、LCD控制器、SPI接口控制器等；（3）無線收發(fā)模塊選用CYWUSB6934；（4）Flash存儲(chǔ)器采用三星公司的K9F1208UOB；（5）SDRAM采用Hynix公司的HY57561620T；（6）顯示屏采用NEC 3.5′ TFT觸摸屏；（7）音頻解碼芯片采用UDA1341TS。

　　嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成如下：（1）Bootloader使用三星公司專為其產(chǎn)品開發(fā)的啟動(dòng)代碼VIVI；（2）內(nèi)核采用Linux2.6.13版[3]；（3）文件系統(tǒng)選擇與NAND Flash兼容較好的YAFFS文件系統(tǒng)[4-6]；（4）圖形用戶界面采用QTOPIA1.7[7]。

　　2.2 ARM9嵌入式微處理器S3C2440A

　　當(dāng)前，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，從航天科技到民用產(chǎn)品，嵌入式產(chǎn)品的身影無處不在，而這些嵌入式產(chǎn)品的核心——處理器決定了產(chǎn)品的市場(chǎng)和性能。在32位嵌入式處理器市場(chǎng)中，ARM處理器占有很大的份額?，F(xiàn)在由于存儲(chǔ)空間等原因，在嵌入式芯片上編程有較大的困難，選取合適的平臺(tái)就顯得很重要。Linux自出現(xiàn)以來，得到了迅猛的發(fā)展。Linux是開放源碼的操作系統(tǒng)，吸引著全世界的程序員參與到發(fā)展和完善的工作中來，所以Linux保持了穩(wěn)定而且卓越的性能。Linux在服務(wù)器領(lǐng)域已經(jīng)占有很大的份額，在圖形界面方面也不輸于Windows。由于源碼可以修改、移植，Linux在嵌入式領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣。

　　S3C2440A是三星公司基于ARM920T設(shè)計(jì)的一款處理器，主頻400 MHz；擴(kuò)展總線最大頻率100 MHz；32 bit數(shù)據(jù)，27 bit外部數(shù)據(jù)線；完全靜態(tài)設(shè)計(jì)（0～400 MHz）；存儲(chǔ)控制器（8個(gè)存儲(chǔ)體），4個(gè)帶有PWM的16 bit定時(shí)器；多達(dá)55個(gè)中斷源的中斷控制器；RTC；3個(gè)UART，支持IrDA 1.0；4個(gè)DMA通道支持外設(shè)DMA；8通道，500 kS/s，10 bit ADC；支持STN與TFT LCD控制器；看門狗；I2S音頻接口；2個(gè)USB接口；I2C-Bus接口；2個(gè)串行外圍接口電路（SPI）；SD卡接口。選擇ARM9芯片可以利用Linux操作系統(tǒng)來減少軟件開發(fā)時(shí)間，而且S3C2440A對(duì)主流多媒體支持較好，很適合用于開發(fā)智能多媒體系統(tǒng)。

　　2.3 CYWUSB6934無線收發(fā)模塊

　　無線收發(fā)模塊選用Cypress公司的CYWUSB6934。該芯片既可用作發(fā)射，也可用作接收，工作在2.4 GHz ISM 頻段，頻率范圍為2.4 GHz～2.483 GHz。具有低功耗、低輻射的特點(diǎn)（輻射功率最大為0 dBm），且發(fā)射功率可調(diào)（共7個(gè)等級(jí)）；無線接收靈敏度高，可達(dá)-90 dBm；通信半徑可達(dá)10 m（當(dāng)輸出最大功率且無障礙物阻擋時(shí)的直線通信距離可達(dá)15 m左右）。由于其近距離、低功耗等特點(diǎn)，非常適用于短距離無線傳輸。

　　2.4 地址碼無線發(fā)射機(jī)

　　地址碼無線發(fā)射機(jī)是以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)，主要包括電源模塊、無線發(fā)射模塊和發(fā)射功率調(diào)整撥動(dòng)開關(guān)，單片機(jī)與無線發(fā)射模塊的接口為SPI口。

　　2.5 手持智能無線多媒體終端

　　每個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)的音視頻內(nèi)容都以特定格式存儲(chǔ)在SD存儲(chǔ)卡中，每一個(gè)文件以規(guī)定方式命名，且對(duì)應(yīng)于一個(gè)地址碼。

　　手持智能無線多媒體終端開機(jī)完成硬件初始化、Linux操作系統(tǒng)的啟動(dòng)、文件系統(tǒng)的掛載和圖形用戶界面的啟動(dòng)后，由用戶點(diǎn)擊圖形桌面上的智能點(diǎn)播系統(tǒng)程序圖標(biāo)運(yùn)行點(diǎn)播程序。系統(tǒng)查詢到這個(gè)信息后，立即讀取CYWUSB6934的數(shù)據(jù)寄存器以獲得地址碼。系統(tǒng)會(huì)將接收到的地址碼與前一數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若相同則繼續(xù)播放，若不同則自動(dòng)切換到對(duì)應(yīng)該地址碼的文件進(jìn)行播放。