嵌入式AU1200無線車載終端播放器設(shè)計實(shí)現(xiàn)

1 無線車載終端系統(tǒng)簡介
    無線車載終端系統(tǒng)采用AU1200的嵌入式CPU內(nèi)核，配以車載硬盤、無線網(wǎng)卡、攝像頭、用戶控制鍵盤、顯示器等部分組成。在車站采用服務(wù)器管理系統(tǒng)，可通過車站的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車載終端系統(tǒng)和車站服務(wù)器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸，車輛進(jìn)站時，服務(wù)器會自動對車載終端系統(tǒng)進(jìn)行檢查和記錄，并進(jìn)行相應(yīng)更新，其包括節(jié)目、廣告的下載和錄像圖片或視頻的上傳。車輛還可通過用戶控制鍵盤選擇是否上傳車程中PVR(Personal Video Recoder)錄像。無線車載多媒體處理系統(tǒng)包括了車站服務(wù)器系統(tǒng)和車載終端系統(tǒng)。其框圖如圖1所示。

2 無線車載終端播放器硬件設(shè)計
    該方案由處理器、電源、存儲器、外設(shè)接口、人機(jī)界面等組成。圖2是車載終端硬件電路模塊示意圖。

    (1)處理器：采用Alchemy Au1200，是MIPS架構(gòu)的一款低功耗，高性能處理器。可支持Windows CE，Linux等操作系統(tǒng)。它的主頻可達(dá)500 MHz功耗低于400 mW，集成媒體加速引擎，可支持的媒體格式包括MPEG1，MPEG2，MPEG4，WMV9，H．263，DivX，Xvid，MP3，WMA，WAV，ASF，AVI，JPEG等。
    (2)電源：一般車載電源為12 V直流電源，需經(jīng)過變換為5 V，3．3 V，1．8 V和1．2 V的直流電源，該電路采用芯片LM2676ADJ和LM2381實(shí)現(xiàn)。
    (3)存儲器部分：分為內(nèi)存和外存儲器。內(nèi)存由FLASH和DDR共同構(gòu)成，主要功能是存儲并運(yùn)行bootloader以及應(yīng)用程序、驅(qū)動程序等二進(jìn)制文件。
    FLASH采用的是Intel公司的TE28F128J3C，DDR采用NT5TU32M16AG。外存是硬盤，用于存放通過無線網(wǎng)絡(luò)下載的多媒體文件以及在客車行駛過程中拍攝的PVR錄像，硬盤部分主要通過兩片雙向總線數(shù)據(jù)收發(fā)器74LVC245實(shí)現(xiàn)。
    (4)外設(shè)接口：實(shí)現(xiàn)功能包括目標(biāo)板與PC機(jī)的通信，多媒體文件傳輸及保存，音視頻數(shù)據(jù)的播放等。采用的接口有串口，以太網(wǎng)口，VGA(Video Graphics Ar-ray)，Audio，IDE以及USB口。串口主要用于在宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境中目標(biāo)板與PC機(jī)之間的通信；以太網(wǎng)接口主要用于文件系統(tǒng)的掛載；IDE接口用于硬盤的連接，針對車載系統(tǒng)不可避免的顛簸抖動，IDE接口減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)；VGA接口用于連接終端顯示器，處理器內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息經(jīng)過數(shù)／模轉(zhuǎn)換器ADV7123轉(zhuǎn)變?yōu)镽，G，B三原色信號和行、場同步信號，信號通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中，使圖像顯示更加清晰。聲卡芯片是UDA1380，它數(shù)字音頻信號由CPU通過數(shù)據(jù)總線輸入UDA1380，經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，輸出至揚(yáng)聲器；USB接口用于連接無線網(wǎng)卡，使無線車載終端系統(tǒng)可以通過WI-FI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)目源的無線下載。

3 無線車載終端播放器的軟件實(shí)現(xiàn)
    無線車載終端播放器要實(shí)現(xiàn)包括MPEG1，MPEG2，MPEG3，MPEG4，H．263，H．264等格式的多媒體的播放。采用在軟件解碼的基礎(chǔ)上加AU1200的媒體加速引擎(MAE)實(shí)現(xiàn)。這里設(shè)計的無線車載終端播放器的軟件整體架構(gòu)圖如圖3所示。車載系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的方式對多媒體文件進(jìn)行解碼。軟件解碼主要采用媒體應(yīng)用接口MAI(Media ApplicationInterface)和多媒體引擎MAI Engine，硬件解碼主要采用AU1200的板載硬件設(shè)備MAE(Media AccelerationEngine)。[!--empirenews.page--]

    (1)MAI：是一個流媒體的架構(gòu)，用于對多媒體的管理。MAI由視頻解碼的元素庫構(gòu)成，包括用于多媒體文件的讀取解析、解復(fù)用、解碼等工作的元素庫。MAI Engine會接收由輸入設(shè)備輸入的媒體信息，根據(jù)多媒體文件的類型連接MAI相應(yīng)的解碼算法文件處理該媒體流，并將其輸出到視頻或音頻設(shè)備。MAIEngine對媒體流的控制主要包括以下幾個方面：
    ①預(yù)覽媒體流以確定格式；
    ②載入并連接所需的各獨(dú)立元素用于對媒體流的解碼等工作；
    ③處理播放的命令：如暫停、播放、定位等；
    ④整理播放進(jìn)度以及錯誤信息并向應(yīng)用程序報告。
    (2)播放器應(yīng)用層：包括：播放器應(yīng)用程序，MAIEngine的引擎函數(shù)，MAI針對各種格式的多媒體文件的元素庫。
    (3)音視頻解碼：播放器軟件解碼程序的流圖如圖4所示。在多媒體文件解碼過程中，首先播放器應(yīng)用程序分別調(diào)用播放文件函數(shù)：Player_PlayFile()和引擎函數(shù)MAIengine_QuerySupport()進(jìn)行對多媒體文件的讀取和多媒體文件類型的檢測，支持此過程完成的庫函數(shù)是Libmaifilereader．so。接下來，播放器應(yīng)用程序調(diào)用引擎函數(shù)MAIengine AutoConnect()，該函數(shù)會根據(jù)多媒體文件的類型調(diào)用庫文件對多媒體文件進(jìn)行解復(fù)用，支持解復(fù)用的庫文件包括Libmaimpeg2demux．so和Lib-maimpeg4demux．so等；再根據(jù)解復(fù)用后的音視頻格式調(diào)用庫文件進(jìn)行音視頻的解碼，播放器可解碼的音頻格式有MP3，OGG，WAV等，可解碼的視頻格式有MPEG1，MPEG2，MPEG4等；支持解碼的庫函數(shù)主要包括Lib-maimp3dec．so，Libmaimpeg2dec．so等；解碼后分別通過調(diào)用庫文件Libmaiaudrend．so和Libmaividrend．so對音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染。至此，音頻數(shù)據(jù)便可送至揚(yáng)聲器輸出，視頻數(shù)據(jù)送至MAE進(jìn)行硬件解碼。

    (4)MAE：是一種能解碼的基于塊的視頻格式的硬件加速單元，它主要負(fù)責(zé)對上層軟件解碼出來的可變長度編碼進(jìn)行解碼。在AlchemyTM AU1200TM proces-sor承擔(dān)了視頻解碼、縮放、顏色空間轉(zhuǎn)換和過濾功能的片上硬件。通過在硬件上完成大部分的視頻解碼任務(wù)，因此省掉了外部DSP電路，MAE把MIPS32TM處理器核解放出來去執(zhí)行用戶交互，音頻處理和其他任務(wù)。同時，因?yàn)樘幚砥魃线\(yùn)行的軟件將不同長度的解碼信息傳遞給MAE。MAE硬件上被分為前端和后端，各自執(zhí)行特定的任務(wù)。MAE的前端獨(dú)立執(zhí)行最為復(fù)雜和繁重的解碼任務(wù)，包括反向量化，反向余弦轉(zhuǎn)換，運(yùn)動補(bǔ)償?shù)?。MAE后端執(zhí)行一次性地水平和垂直縮放，可編程顏色空間處理，和過濾功能。當(dāng)不執(zhí)行視頻解碼時，MAE后端功能可以被其他數(shù)據(jù)源使用如處理從片上攝像頭接口模塊來的CMOS／CCD或NTSC／PAL數(shù)據(jù)。
    (5)外設(shè)驅(qū)動：AU1200將上層軟件解析出來的視頻宏塊數(shù)據(jù)寫回給DDR存儲器；然后通過DMA控制MAE從DDR存儲器取出視頻宏塊數(shù)據(jù)，將其解壓縮成RGB數(shù)字信號，并將RGB數(shù)字信號再寫回到DDR存儲器，然后由LCD控制器從DDR存儲器中取出該數(shù)據(jù)輸人輸出到數(shù)／模轉(zhuǎn)換器ADV 7123，經(jīng)ADV 7123轉(zhuǎn)換為R，G，B三原色信號和行、場同步信號，信號通過VGA接口輸?shù)斤@示設(shè)備中，至此，便完成了視頻的播放。

4 結(jié) 語
    無線車載多媒體終端系統(tǒng)是目前研究的熱點(diǎn)之一，這里提供了一種基于AU1200的嵌入式車載終端播放器的設(shè)計實(shí)現(xiàn)方案，具有功耗低，軟硬件解碼，省略外部DSP電路，通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線下載，節(jié)目源的更新，且功能模塊化，便于升級等，具有較大的實(shí)用價值。