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)動對無線模塊的控制，成功實(shí)現(xiàn)了區(qū)域位置自動識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、多個解說員同時講解時，參觀者大多聽不到或聽不清楚解說內(nèi)容?；趥鹘y(tǒng)解說方式存在的不足和旅游市場對電子導(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)了以往單一語音解說的不足，也有重要的市場推廣價值。

　　1 系統(tǒng)組成

　　一種能夠自動接收并識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)安裝在各個景點(diǎn)或展臺處，周期性地向外發(fā)射自身地址碼，不同的景點(diǎn)/展臺具有不同的地址碼，同一景點(diǎn)/展臺可以設(shè)置一個或多個相同地址碼的發(fā)射機(jī)，盡量讓所發(fā)射的信號覆蓋整個景點(diǎn)/展臺，同時通過發(fā)射功率控制技術(shù)避免相鄰景點(diǎn)/展臺之間產(chǎn)生交叉干擾。隨著用戶的移動，所攜帶的手持智能無線多媒體終端在走近某景點(diǎn)/展臺時會自動接收到對應(yīng)該景點(diǎn)/展臺的地址碼，通過對該地址碼的解析，接收終端調(diào)用并切換到該地址碼對應(yīng)的、預(yù)存在SD存儲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，也可以終止自動播放，手動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)/展臺的覆蓋范圍5 m~25 m可調(diào)；各景點(diǎn)/展臺之間互不干擾；景點(diǎn)識別編碼發(fā)射采用ISM頻段；信號發(fā)射功率在允許范圍之內(nèi)可調(diào)；能在溫度濕度相對惡劣的環(huán)境下工作；使用智能化操作系統(tǒng)，可隨時更新應(yīng)用程序；自動實(shí)現(xiàn)不同景點(diǎn)/展臺的音視頻內(nèi)容切換；擁有圖形用戶界面，用戶可通過觸摸屏手動選擇音視頻文件和語種；可存放音視頻文件，大小及數(shù)量根據(jù)SD存儲卡容量決定，可現(xiàn)場下載更新；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)品的市場和性能。在32位嵌入式處理器市場中，ARM處理器占有很大的份額?，F(xiàn)在由于存儲空間等原因，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）；存儲控制器（8個存儲體），4個帶有PWM的16 bit定時器；多達(dá)55個中斷源的中斷控制器；RTC；3個UART，支持IrDA 1.0；4個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USB接口；I2C-Bus接口；2個串行外圍接口電路（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)時間，而且S3C2440A對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個等級）；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

　　每個景點(diǎn)/展臺的音視頻內(nèi)容都以特定格式存儲在SD存儲卡中，每一個文件以規(guī)定方式命名，且對應(yīng)于一個地址碼。

　　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、文件系統(tǒng)的掛載和圖形用戶界面的啟動后，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)會將接收到的地址碼與前一數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若相同則繼續(xù)播放，若不同則自動切換到對應(yīng)該地址碼的文件進(jìn)行播放。