mp3播放器詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書.doc

1、1 1 引言.2 1.1 編寫目的.2 1.2 背景.2 1.3 定義.2 1.4 參考資料.2 2 程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).3 3 程序設(shè)計(jì)說明.3 3.1 程序描述.4 3.2 功能.5 3.3 性能.5 3.4 輸人項(xiàng).5 3.5 輸出項(xiàng).5 3.6 算法.5 3.7 流程邏輯.6 3.8 接口.6 3.9 存儲(chǔ)分配.7 3.10 注釋設(shè)計(jì).7 3.11 限制條件.7 3.12 測試計(jì)劃.7 3.13 尚未解決的問題.9 2 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書 1 引言引言 1.1 編寫目的編寫目的 嵌入式系統(tǒng)具有巨大的市場需求前景，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息 電器、工控設(shè)備、車載設(shè)備、

2、娛樂設(shè)施、儀器儀表等場合。而 mp3 具有巨大的市場需求。 為適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展趨勢，開發(fā)基于嵌入式 linux 的 mp3 系統(tǒng)。 1.2 背景背景 1. 軟件名稱：mp3 播放器。 2. 開發(fā)小組成員： 3. 軟件平臺(tái)：linux 操作系統(tǒng)。 4. 硬件平臺(tái)：s3c2440 1.3 定義定義 mp3(mpegaudiolayer-3)是一種數(shù)字音頻壓縮技術(shù),數(shù)字壓縮速率達(dá)到每通道 128kbps, 數(shù)比例可以達(dá)到 12:1。mp3 播放器的主要作用就是解壓壓縮的 mp3 數(shù)字音頻,再現(xiàn) mp3 音 樂,同時(shí)為攜帶方便還要能存貯 mp3 文件,mp3 歌曲可以從電腦上下載。mp3 播放器主要由 m

3、p3 文件解碼部分、文件存貯部分、文件下載接口和語音播放部分構(gòu)成。根據(jù)解碼的方法 播放器可分為軟解碼和硬解碼兩種:軟解碼是利用控制軟件解壓縮 mp3 文件,它要求控制器 處理速度要快。 1.4 參考資料參考資料 1. 宋寶華 linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)詳解 。人民郵電出版社 2. 孫天澤，袁文菊 嵌入式設(shè)計(jì)及 linux 驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南（第二版） 。電子工業(yè)出版社 3. 劉淼 嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與 linux 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。 北京航天航空大學(xué)出版社 3 4. 趙炯 linux 內(nèi)核完全剖析 機(jī)械工業(yè)出版社 5. 韋東山 嵌入式 linux 應(yīng)用開發(fā)完全手冊 人民郵電出版社 6. 李善平 ,施韋 ,

4、林欣. linux 教程. 北京:清華大學(xué)出版社 ,2005. 7. 王道乾,劉定智,文俊浩.基于 arm 處理器的 mp3 播放器分析與實(shí)現(xiàn) ，計(jì)算機(jī)工程 與計(jì),2007 8. 李亞鋒, 歐文盛. arm 嵌入式 linux 系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通.北京:清華大學(xué)出版社, 2007. 9. 李斐 , 王申康. 基于 iis 總線的嵌入式音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2004 10. 高建華,王姝.基于 s3c2410 型微處理器和 uda1341 型立體聲音頻編解碼器的嵌入 式音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì).國外電子元器件,2006 2 程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3 程序設(shè)計(jì)說明程序設(shè)計(jì)說明 基于 s3c2

5、440 的 mp3 播放器。該播放器是基于嵌入式 linux 操作系統(tǒng)、s3c2440 為平 4 臺(tái)。由于采用的是嵌入式 linux 實(shí)現(xiàn)的，該種 mp3 播放器可以很容易地移植到其他微控制 器系統(tǒng)中，使設(shè)備兼具 mp3 播放功能的設(shè)備。 3.1 程序描述程序描述 硬件電路以處理器為中心。采用 samsung 公司的 arm9 處理器s3c2440x,是一 款基于 arm920t 內(nèi)核的 16 位/32 位 risc 嵌入式處理器。arm920t 核由 arm9tdmi、 存儲(chǔ)管理單元(mmu)和高速緩存三部分組成。其中 mmu 可以管理虛擬內(nèi)存,高速緩存由獨(dú) 立的 16kb 地址和 16kb

6、 數(shù)據(jù)高速 cache 組成。s3c2440 芯片集成了大量的功能單元。 我們選擇在此 mp3 播放器上運(yùn)行 arm-linux 操作系統(tǒng)。嵌入式 linux 系統(tǒng)從軟件角度 來可以分為 5 個(gè)層次: (1) 引導(dǎo)加載程序。包括固化在固件(firmware)中的啟動(dòng)代碼(可選)和 bootloader 兩大 部分。 (2) 內(nèi)核（linux2.6.29.4） 。特定于具體硬件的定制內(nèi)核以及控制內(nèi)核引導(dǎo)系統(tǒng)的參數(shù)。 (3) 文件系統(tǒng)（initramfs） 。 (4) uda1341 聲卡驅(qū)動(dòng)程序。 (5) 用戶應(yīng)用程序。特定于用戶的應(yīng)用程序。對于本系統(tǒng)來說就是播放程序。 播放 mp3 的軟件我們

7、選用 mad(mpegaudiodecoder),mad 是一個(gè)高品質(zhì)的 mpeg 音頻解碼軟件,能夠輸出 24-bit 的音頻，完全是定點(diǎn)計(jì)算，非常適合沒有浮點(diǎn)支持的平臺(tái)上 使用。它現(xiàn)在支持 mpeg-1 和 mpeg-2 擴(kuò)展到低頻采樣的部分,以及實(shí)際的 mpeg-2.5 格式。 所以三個(gè)音頻層layeri,layer,和 layer(也就是 mp3)被完全實(shí)現(xiàn)。mad 還不支持 mpeg-2 多波段音頻,并且現(xiàn)在還不支持 aac(advancedaudiocompresion)。mad 具有以下 特點(diǎn):24 位的 pcm(pulsecodemodulation)輸出;100%的定點(diǎn)(整數(shù)

8、)計(jì)算;基于 iso/iec 標(biāo)準(zhǔn)的 全新實(shí)現(xiàn)。在 gpl 協(xié)議下可用 mad 提供完全 24 位的 pcm 輸出,所以使用 mad 的應(yīng)用程 序能夠產(chǎn)生高品質(zhì)的音頻。即使輸出設(shè)備僅支持 16 位 pcm,應(yīng)用程序也能夠利用額外的分 辨率來增加動(dòng)態(tài)音頻的范圍。mad 運(yùn)用整數(shù)運(yùn)算而不是浮點(diǎn)運(yùn)算,這使得它能夠很好地適 應(yīng)沒有浮點(diǎn)處理單元的體系結(jié)構(gòu)。所有德計(jì)算都是由 32 位定點(diǎn)整數(shù)表示執(zhí)行的。對于我們 的 mp3 而言,想要運(yùn)行 mad,必須進(jìn)行交叉編譯,生成 arm 體系結(jié)構(gòu)的可執(zhí)行代碼,要進(jìn)行 交叉編譯,我們要編寫為交叉編譯準(zhǔn)備的配置腳本,然運(yùn)行配置腳本,最后交叉編譯,然后下載 5 到板子上

9、就可以運(yùn)行了。 3.2 功能功能 mp3 播放音樂時(shí)首先將 mp3 歌曲文件從內(nèi)存中取出并讀取存儲(chǔ)器上的信號(hào)送到解碼 芯片對信號(hào)進(jìn)行解碼，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac）將解出來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)， 再把轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號(hào)放大、經(jīng)低通濾波后到耳機(jī)輸出口，最后輸出就是我們所聽到 的音樂了。 3.3 性能性能 mp3 為了取得較好的壓縮效果而采用了相對復(fù)雜的技術(shù),而且寬帶音頻信號(hào)的取樣率 較高(一般為 44.1khz 以上) ,所以編解碼的運(yùn)算量和 mp3 數(shù)據(jù)量都相當(dāng)龐大 。mpeg layeriii 解碼算法在 s3c2440 上驗(yàn)證通過并獲得較好的效果,在通過優(yōu)化后可流暢播放。 3.4

10、輸人項(xiàng)輸人項(xiàng) 用戶在開發(fā)板上按下不同的按鍵，應(yīng)用程序作出不同的響應(yīng)。 按鍵 1：播放 按鍵 2：暫停 按鍵 3：繼續(xù) 按鍵 4：下一首 按鍵 5：上一首 3.5 輸出項(xiàng)輸出項(xiàng) 該程序在啟動(dòng)后顯示當(dāng)前目錄的音樂列表，同時(shí)開始播放音樂，顯示音樂相關(guān)信息。 按下按鍵后，顯示按鍵的狀態(tài)并執(zhí)行相應(yīng)的功能。 3.6 算法算法 本程序無任何算法。 6 3.7 流程邏輯流程邏輯 操作系統(tǒng)加載完成后，處于監(jiān)聽狀態(tài)，在用戶選擇完需要完成的動(dòng)作后，由操作系統(tǒng) 調(diào)用相關(guān)的方法來實(shí)現(xiàn)其功能。 3.8 接口接口 7 3.9 存儲(chǔ)分配存儲(chǔ)分配 本程序采用隨機(jī)存儲(chǔ)分配。 3.10 注釋設(shè)計(jì)注釋設(shè)計(jì) 1. 加在模塊首部的注釋是以該模塊的功能來命名的 2. 加在各分枝點(diǎn)處的注釋是以各分枝點(diǎn)的條件來命名的 3.11 限制條件限制條件 mp3 播放器的主芯片還無法實(shí)現(xiàn) txt 文件的轉(zhuǎn)化功能，因此絕大多數(shù) mp3 播放器的 tts 功能是一種軟性功能，txt 到 mp3 之間的轉(zhuǎn)換是在電腦內(nèi)通過相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)的； 以致于各個(gè)品牌不能夠做到相互兼容。 3.12 測試計(jì)劃測試計(jì)劃 1. 運(yùn)行“./mp3