1 引言
隨著通信技術的不斷發(fā)展， 高清應用的日益普及， 傳統(tǒng)的多媒體信息發(fā)布終端已不能滿足高清媒體的播放需求。針對現(xiàn)有技術存在的系統(tǒng)復雜， 成本較高， 播放質量差等不足， 本文介紹一種高清媒體信息發(fā)布終端設計方案， 該方案采用嵌入式平臺架構及硬件解碼技術， 支持多種音視頻及圖片格式， 能夠實現(xiàn)視頻、音頻、圖片和滾動字幕等多媒體信息的組合播放， 播放質量可達到卓越的高清電視品質。做為高清媒體發(fā)布系統(tǒng)的終端節(jié)點， 該系統(tǒng)在遠程中央控制系統(tǒng)管理和控制下， 可實現(xiàn)定時或即時的播放廣告、新聞、天氣預報、物業(yè)通知等信息， 在第一時間將最新鮮的資訊傳遞給受眾人群; 這種分眾化的傳播模式能夠細分受眾群體、區(qū)分受眾需求， 優(yōu)化傳播過程， 提高受眾群體覆蓋的準確性， 從而達到傳播效果的最優(yōu)化， 在樓宇電視、銀行、社區(qū)、車站、機場等廣告播放和信息發(fā)布市場擁有廣闊的應用前景。
2 硬件系統(tǒng)結構
本系統(tǒng)的主處理器選用S igma Designs公司的專業(yè)級的高清視頻解碼芯片EM8623L。該芯片同時集成了V ideo Decoder ( R ISC ) ， ARM， DSP 三顆芯片， 支持包括MPEG - 1 /2 /4 SD /HD、WMV9 SD /HD、D ivx、H 264、VC - 1等在內的多種視頻格式解碼， 音頻: MPEG - 1、Layer1 /2 /3(MP3)、AC - 3、AAC、PCM、WMA9等。內嵌的200MH z的ARM負責核心主控， 內存帶寬32位， 并最大支持256MB的DDR， 支持64MB的閃存擴展。32位DSP專門負責音頻處理， 16位R ISC 處理器負責視頻解碼。EM8623L 還具有2D 圖形引擎及IDE、DV I、PC I、U SB 等豐富接口支持。這款基于嵌入式架構和硬解碼的芯片解決方案在成本、功耗和效率上都能很好的滿足高清媒體播放終端設備需求。
本文所述的高清媒體信息發(fā)布終端硬件系統(tǒng)結構主要包括: 高清解碼芯片EM 8623L; 128MB SDRAM 和8MB 閃存; 網(wǎng)絡接口控制器; 前面板控制電路; 內置2 5英寸筆記本SATA 硬盤接口; 提供高清數(shù)字多媒體接口(HDM I)、高清晰視頻色差分量接口( YPbPr)、復合視頻信號接口(V IDEO)等視頻接口， 光纖數(shù)字音頻接口( S /PD IF)、同軸數(shù)字音頻接口( COAX IAL)、雙聲道立體聲音頻接口( R- AUD IO - L)等音頻接口。此外還提供了USB2 0接口， 可與外接移動存儲設備連接， 播放其中的影音資源， 并提供固件升級功能。
3 軟件設計
3.1 軟件架構設計
軟件系統(tǒng)根據(jù)嵌入式系統(tǒng)原理和多媒體信息發(fā)布應用需求進行設計， 系統(tǒng)架構如圖1， 主要由硬件驅動層， 實時操作系統(tǒng)層， 中間層和應用程序層組成。硬件驅動層是與硬件聯(lián)系最緊密的軟件層， 包括音視頻輸出接口、N IC、SATA控制器， USB2 0控制器、F lash、RS232和前面板/遙控器等的驅動， 以及和訪問硬件地址寄存器的API， 是系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的重要基礎。設備驅動的加載可以隨著操作系統(tǒng)啟動時在內核中加載，也可以在操作系統(tǒng)起來之后， 單獨進行模塊加載， 具體可在內核編譯時進行驅動加載的設定， 使得內核大小的設定較為靈活， 方便根據(jù)F lash空間做出適當?shù)恼{整。
圖1 系統(tǒng)軟件結構圖
實時操作系統(tǒng)是嵌入式設備軟件的核心部分。uC linux是針對嵌入式處理器特點設計的一種實時操作系統(tǒng)， 它繼承了標準L inux 強大的網(wǎng)絡功能和多任務管理功能， 支持多種文件系統(tǒng)， 提供標準豐富的API， 具有執(zhí)行效率高、占用空間小、可擴展性強和良好的可移植性等優(yōu)點。除此， 他還專為無MMU 的處理器設計， 并對L inux 內存管理和進程管理進行了改寫， 滿足無MMU 處理器的開發(fā)要求。由于EM8623L是一款沒有MMU 的處理器， 因此本系統(tǒng)采用uC linux 作為操作系統(tǒng)內核。
中間層包括私有協(xié)議棧模塊， PPPOE ( Po int- to- po intpro tocol over E thernet)模塊， 音視頻解碼模塊和2D圖形加速器模塊。這些模塊處在實時操作系統(tǒng)層和應用程序層之間，向上提供API接口供應用程序調用， 向下通過實時操作系統(tǒng)實現(xiàn)API接口函數(shù)到硬件驅動層的映射。私用協(xié)議棧模塊是一種基于UDP的私有可靠的數(shù)據(jù)報協(xié)議， 為支持遠程大數(shù)據(jù)量下載而自主設計的。該協(xié)議?？筛鶕?jù)不同的網(wǎng)絡丟包率采取自適應重發(fā)、補發(fā)等容錯機制， 克服了UDP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢煽啃?。在網(wǎng)絡丟包率較高的網(wǎng)絡環(huán)境中能表現(xiàn)出較為強勁的數(shù)據(jù)接收能力， 較好的滿足了大數(shù)據(jù)量高清媒體的高速可靠下載任務， 有效數(shù)據(jù)下載率可達現(xiàn)有帶寬的80%以上。PPPOE模塊支持系統(tǒng)ADSL網(wǎng)絡接入功能， 通過將開源的標準L inux上的PPPOE代碼移植到嵌入式uC linux 內核實現(xiàn)。音視頻解碼模塊是Sigma Designs開發(fā)的一個完整的文件播放器， 用于播放EM86231硬解碼支持的多標準音視頻文件和先進的顯示處理功能(支持HDM I/YPbPr/AV 等視頻輸出和S /PDIF， 雙聲道等音頻輸出)。2D圖形加速器支持高速OSD和GU I，為高清晰度顯示器提供高質量的圖像。
應用程序層處于軟件系統(tǒng)的最頂層， 實現(xiàn)系統(tǒng)應用軟件的主體功能， 主要包括遙控器接收處理， 圖形用戶界面顯示， 高清媒體文件本地下載， 網(wǎng)絡在線升級， 系統(tǒng)登陸遠程服務器的注冊認證， 視頻/音頻/圖片/飛字等的分時控制播放和組合播放等。
3.2 系統(tǒng)任務設計
針對高清媒體信息發(fā)布所要求的準確性， 實時性和和即時性， 本系統(tǒng)主要設計了四個系統(tǒng)任務， 分別是: 主控任務、計時線程、網(wǎng)絡任務線程和飛字播放線程。主控任務主要負責各任務調度， 監(jiān)控服務器對主窗口和飛字窗口發(fā)出的控制命令(如暫停， 快進， 快退， 停止， 繼續(xù)等操作) ， 以及根據(jù)下載到本地硬盤的各種節(jié)目制作單播放相應的媒體節(jié)目， 可以實現(xiàn)順序播放， 插播控制，按時間播控和手動播放等。網(wǎng)絡任務線程包括控制信息收發(fā)線程和數(shù)據(jù)下載線程?？刂菩畔⑹瞻l(fā)線程和數(shù)據(jù)線程完成高清媒體文件的遠程下載和本地存儲， 控制信息收發(fā)線程主要負責協(xié)議的握手， 即協(xié)議信息發(fā)起端在200ms內未等到約定協(xié)議信息的到達， 便判定信息超時并進行重發(fā); 數(shù)據(jù)線程主要負責網(wǎng)絡推送的媒體文件的本地下載和存儲。
計時線程主要負責獲得當前的系統(tǒng)時間， 然后把系統(tǒng)時間與本地時間控制列表中每條記錄的播放時間、插播控制列表的每條記錄的播放時間進行比較， 如果有記錄的播放時間到， 則進行相應的播放處理， 播放處理分為主窗口和飛字窗口。飛字播放線程實現(xiàn)根據(jù)飛字循環(huán)播放列表， 飛字插播列表， 飛字時間控制列表中的節(jié)目順序進行相應的飛字播放操作。系統(tǒng)整體工作流程具體步驟如下：
( 1)啟動bootloader， 進行必要的硬件初始化;
( 2)從flash中啟動rom fs;
( 3)判斷是否啟動成功， 如果成功的話， 接下來解壓app bin g z， 進行內核的初始化， 加載相應的設備驅動， 啟動上層的應用程序。
( 4) 如果不成功則從硬盤中讀取rom fs b in， 并寫入ROM 中， 并重復進行( 3) 操作;
( 5)讀取flash中默認的配置參數(shù)并設置相應的參數(shù);
( 6)啟動DHCP， 獲取I P地址、網(wǎng)關、DNS 服務器IP、子網(wǎng)掩碼等;
( 7)啟動網(wǎng)絡線程任務， 進行終端與服務器的對接， 注冊認證; 媒體數(shù)據(jù)下載等; 如果與服務器連接成功， 則同步終端系統(tǒng)時間;
( 8)啟動主控任務， 按照播放優(yōu)先級播放指定播出列表節(jié)目。主控任務流程圖如圖2所示。
圖2 主控任務流程
4 結束語
本文設計了一個基于EM8623L的高清媒體發(fā)布終端， 具有低功耗， 結構緊湊， 高穩(wěn)定性等特點。支持高效可靠的高清媒體節(jié)目本地下載; 支持順序播放、即時播放和定時播放功能; 支持幾乎所有高清視頻媒體的流暢播放; 能夠實現(xiàn)視頻、音頻、圖片和滾動字幕等多媒體信息的組合播放; 并接受前端控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控; 具有多種音視頻輸出接口， 支持1080P純高清顯示。目前結合前端控制系統(tǒng)在銀行， 機場等場所已經(jīng)得到廣泛推廣和應用。
下載文檔
