基于嵌入式Linux的PMP系统设计与实现

PMP系统简介

便携式多媒体播放器(PMP)，也就是通常人们所说的MP4，已成为继MP3以后消费类产品的一个新热点。PMP的主要优点是：携带方便，能够直接播放高品质音/视频文件；也可以浏览图片，以及作为移动硬盘、数字银行使用；此外，还有FM、游戏等功能。PMP播放器不仅需要对机体大小有所限制，更重要的是需要一种压缩效率更高、画面质量更高的视频压缩技术，以及相关编解码芯片。本文介绍了此PMP系统的软、硬件设计，重点在软件设计，此PMP系统方案现在已经进入量产阶段。
　　
PMP系统的硬件设计

现阶段PMP内部核心架构，大多都是采用CPU搭配DSP的方式。其中，DSP负责编/解码工作；CPU则是针对文件管理、存取，以及使用接口、周边组件的控制等进行处理。另外，还需考虑整合硬盘、存储卡及LCD显示屏等组件，以及与外部USB接口、操控按钮间的搭配等问题。

为符合上述要求，PMP的设计需要内建视频编/解码芯片，作为模拟与数字两种信号间转换之用。另外，设计还需要考虑：用来连接视频译码器与DSP的总线；LCD显示屏的驱动电路；IDE接口与硬盘控制芯片间的沟通等。

图1 DM320的结构图

本系统整体方案是建立在TI DM320基础之上的。DM320 是一款支持视频编/解码的带有双CPU核的处理器。针对多媒体器件做专门的处理, 它可以直接支持视频输入/输出, 可以方便的扩展音频的输入/输出, 支持USB ,SDRAM,FLASH，CF/SD/MMC/MS/MS Pro 接口。DM320的结构图，如图1所示。

TI DM320将C5409与ARM926整合，即将CPU与DSP同时集成在DM320核心内。芯片采用32MB或64MB容量的SDRAM，以及4MB的闪存，用作加载与存放操作系统。DM320本身已内建LCD控制器、USB2.0 OTG接口控制器，同时让CCIR-656格式信号经由总线在视频译码芯片与DM320间传送。由于NTSC/PAL编码器也被整合在其中，因此也可直接进行复合视频输出。

图2 DM320硬件系统的整体框架图

另一方面，DM320还可支持CCD/CMOS感光组件的连接，使得未来PMP要导入DSC、DV等更为容易。对于存储卡的兼容性部分，除现阶段主流的CF、SD及MMC外，还包括Memory Stick。此外，此芯片还提供2组RS232串行端口、1组JTAG接口，能支持更多的外围设备。DM320硬件系统的整体框架图，如图2所示。

图3 PMP软件设计框图

PMP系统的软件设计

因为要兼顾到高质量的音视频效果、多种外设和有限的系统资源，PMP软件系统的设计变得相对复杂。系统设计将软件分为三层结构，如图3所示。

该系统的最底层是操作系统层，其中包括bootloader引导程序，主要完成系统从FLASH的启动，LOGO的显示，以及OS的引导。嵌入式Linux主要包括适合在TI DM320上运行的Linux操作系统，以及各种外围设备的驱动程序。第2层为CODEC和MMI核层，MMI核包括第3层主GUI和各种应用程序所依赖的各种框架结构和数据结构，如窗口管理，定时器管理等。CODEC部分包括音频的编解码程序(主要由ARM实现)和图像的编解码程序(主要由DSP实现)。最上层为主GUI和各种应用程序。应用程序包括：FileManager(用来浏览存储器中的文件)，VideoPlayer(播放视频文件)，AudioPlayer(播放音频文件)，ImageViewer(浏览图片)，FM(收音机)，Games(游戏)，Resumes(重新播放音/视频文件)。

嵌入式Linux操作系统

本系统采用的Linux内核是对从Internet上下载比较稳定的Arm-Linux内核进行相应的修改,并编写相关外围设备的驱动程序,使之成为一个适合TI DM320开发的操作系统环境。之所以称为嵌入式，是因为其操作系统运行的环境并不是普通的PC，而且嵌入在非PC构架的电子设备中。

关于内核修改Kconfig文件

Kconfig文件是用来对你所要加载内核内容进行配置的文件。比如，当在控制台上敲入make menuconfig，就会看到内核配置的窗口，可对其中的内容进行选择。选择[*]表示把此内容编入内核，选择[M]表示把此内容当成模块编译。Linux支持动态加载内核模块的功能，甚至可以在运行操作系统一段时间后再加载内核模块。由于DM320框架并未列入内核中，所以我们需要把DM320框架加入内核。首先，就要在内核目录下./arch/arm/Kconfig加入DM320的配置选项，这样才能在执行make menuconfig配置内核时看到DM320框架。修改的部分内容如下所示：

choice
prompt "ARM system type"
default ARCH_DM320_20 file://在配置ARM系统时，默认的就是DM320框架。
source "arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig"把DM320框架下的配置选项也引入。

同时，去掉其他CPU框架。如：
#source "arch/arm/mach-clps711x/Kconfig"
#source "arch/arm/mach-integrator/Kconfig"
其中，"#"表示此行内容为注释内容。