一种高清媒体信息发布终端的设计

1 引言

随着通信技术的不断发展， 高清应用的日益普及， 传统的多媒体信息发布终端已不能满足高清媒体的播放需求。针对现有技术存在的系统复杂， 成本较高， 播放质量差等不足， 本文介绍一种高清媒体信息发布终端设计方案， 该方案采用嵌入式平台架构及硬件解码技术， 支持多种音视频及图片格式， 能够实现视频、音频、图片和滚动字幕等多媒体信息的组合播放， 播放质量可达到卓越的高清电视品质。做为高清媒体发布系统的终端节点， 该系统在远程中央控制系统管理和控制下， 可实现定时或即时的播放广告、新闻、天气预报、物业通知等信息， 在第一时间将最新鲜的资讯传递给受众人群; 这种分众化的传播模式能够细分受众群体、区分受众需求， 优化传播过程， 提高受众群体覆盖的准确性， 从而达到传播效果的最优化， 在楼宇电视、银行、社区、车站、机场等广告播放和信息发布市场拥有广阔的应用前景。

2 硬件系统结构

本系统的主处理器选用S igma Designs公司的专业级的高清视频解码芯片EM8623L。该芯片同时集成了V ideo Decoder ( R ISC ) ， ARM， DSP 三颗芯片， 支持包括MPEG - 1 /2 /4 SD /HD、WMV9 SD /HD、D ivx、H 264、VC - 1等在内的多种视频格式解码， 音频: MPEG - 1、Layer1 /2 /3(MP3)、AC - 3、AAC、PCM、WMA9等。内嵌的200MH z的ARM负责核心主控， 内存带宽32位， 并最大支持256MB的DDR， 支持64MB的闪存扩展。32位DSP专门负责音频处理， 16位R ISC 处理器负责视频解码。EM8623L 还具有2D 图形引擎及IDE、DV I、PC I、U SB 等丰富接口支持。这款基于嵌入式架构和硬解码的芯片解决方案在成本、功耗和效率上都能很好的满足高清媒体播放终端设备需求。

本文所述的高清媒体信息发布终端硬件系统结构主要包括: 高清解码芯片EM 8623L; 128MB SDRAM 和8MB 闪存; 网络接口控制器; 前面板控制电路; 内置2 5英寸笔记本SATA 硬盘接口; 提供高清数字多媒体接口(HDM I)、高清晰视频色差分量接口( YPbPr)、复合视频信号接口(V IDEO)等视频接口， 光纤数字音频接口( S /PD IF)、同轴数字音频接口( COAX IAL)、双声道立体声音频接口( R- AUD IO - L)等音频接口。此外还提供了USB2 0接口， 可与外接移动存储设备连接， 播放其中的影音资源， 并提供固件升级功能。

3 软件设计

3.1 软件架构设计

软件系统根据嵌入式系统原理和多媒体信息发布应用需求进行设计， 系统架构如图1， 主要由硬件驱动层， 实时操作系统层， 中间层和应用程序层组成。硬件驱动层是与硬件联系最紧密的软件层， 包括音视频输出接口、N IC、SATA控制器， USB2 0控制器、F lash、RS232和前面板/遥控器等的驱动， 以及和访问硬件地址寄存器的API， 是系统稳定高效运行的重要基础。设备驱动的加载可以随着操作系统启动时在内核中加载，也可以在操作系统起来之后， 单独进行模块加载， 具体可在内核编译时进行驱动加载的设定， 使得内核大小的设定较为灵活， 方便根据F lash空间做出适当的调整。

图1 系统软件结构图

实时操作系统是嵌入式设备软件的核心部分。uC linux是针对嵌入式处理器特点设计的一种实时操作系统， 它继承了标准L inux 强大的网络功能和多任务管理功能， 支持多种文件系统， 提供标准丰富的API， 具有执行效率高、占用空间小、可扩展性强和良好的可移植性等优点。除此， 他还专为无MMU 的处理器设计， 并对L inux 内存管理和进程管理进行了改写， 满足无MMU 处理器的开发要求。由于EM8623L是一款没有MMU 的处理器， 因此本系统采用uC linux 作为操作系统内核。

中间层包括私有协议栈模块， PPPOE ( Po int- to- po intpro tocol over E thernet)模块， 音视频解码模块和2D图形加速器模块。这些模块处在实时操作系统层和应用程序层之间，向上提供API接口供应用程序调用， 向下通过实时操作系统实现API接口函数到硬件驱动层的映射。私用协议栈模块是一种基于UDP的私有可靠的数据报协议， 为支持远程大数据量下载而自主设计的。该协议栈可根据不同的网络丢包率采取自适应重发、补发等容错机制， 克服了UDP协议数据传输的不可靠性。在网络丢包率较高的网络环境中能表现出较为强劲的数据接收能力， 较好的满足了大数据量高清媒体的高速可靠下载任务， 有效数据下载率可达现有带宽的80%以上。PPPOE模块支持系统ADSL网络接入功能， 通过将开源的标准L inux上的PPPOE代码移植到嵌入式uC linux 内核实现。音视频解码模块是Sigma DesigNS开发的一个完整的文件播放器， 用于播放E