基于嵌入式Linux的PMP系統設計與實(shí)現

                                                               圖1 DM320的結構圖

本系統整體方案是建立在TI DM320基礎之上的。DM320 是一款支持視頻編/解碼的帶有雙CPU核的處理器。針對多媒體器件做專(zhuān)門(mén)的處理, 它可以直接支持視頻輸入/輸出, 可以方便的擴展音頻的輸入/輸出, 支持USB ,SDRAM,FLASH，CF/SD/MMC/MS/MS Pro 接口。DM320的結構圖，如圖1所示。    

TI DM320將C5409與ARM926整合，即將CPU與DSP同時(shí)集成在DM320核心內。芯片采用32MB或64MB容量的SDRAM，以及4MB的閃存，用作加載與存放操作系統。DM320本身已內建LCD控制器、USB2.0 OTG接口控制器，同時(shí)讓CCIR-656格式信號經(jīng)由總線(xiàn)在視頻譯碼芯片與DM320間傳送。由于NTSC/PAL編碼器也被整合在其中，因此也可直接進(jìn)行復合視頻輸出。

                                                       圖2   DM320硬件系統的整體框架圖

另一方面，DM320還可支持CCD/CMOS感光組件的連接，使得未來(lái)PMP要導入DSC、DV等更為容易。對于存儲卡的兼容性部分，除現階段主流的 CF、SD及MMC外，還包括Memory Stick。此外，此芯片還提供2組RS232串行端口、1組JTAG接口，能支持更多的外圍設備。DM320硬件系統的整體框架圖，如圖2所示。 

PMP系統的軟件設計    

因為要兼顧到高質(zhì)量的音視頻效果、多種外設和有限的系統資源，PMP軟件系統的設計變得相對復雜。系統設計將軟件分為三層結構，如圖3所示。   

                   圖3 PMP軟件設計框圖

該系統的最底層是操作系統層，其中包括bootloader引導程序，主要完成系統從FLASH的啟動(dòng)，LOGO的顯示，以及OS的引導。嵌入式 Linux主要包括適合在TI DM320上運行的Linux操作系統，以及各種外圍設備的驅動(dòng)程序。第2層為CODEC和MMI核層，MMI核包括第3層主GUI和各種應用程序所依賴(lài)的各種框架結構和數據結構，如窗口管理，定時(shí)器管理等。CODEC部分包括音頻的編解碼程序(主要由ARM實(shí)現)和圖像的編解碼程序(主要由DSP實(shí)現)。最上層為主GUI和各種應用程序。應用程序包括：FileManager(用來(lái)瀏覽存儲器中的文件)，VideoPlayer(播放視頻文件)， AudioPlayer(播放音頻文件)，ImageViewer(瀏覽圖片)，FM(收音機)，Games(游戲)，Resumes(重新播放音/視頻文件)。

嵌入式Linux操作系統    

本系統采用的Linux內核是對從Internet上下載比較穩定的Arm-Linux內核進(jìn)行相應的修改,并編寫(xiě)相關(guān)外圍設備的驅動(dòng)程序,使之成為一個(gè)適合TI DM320開(kāi)發(fā)的操作系統環(huán)境。之所以稱(chēng)為嵌入式，是因為其操作系統運行的環(huán)境并不是普通的PC，而且嵌入在非PC構架的電子設備中。

關(guān)于內核修改Kconfig文件    

Kconfig文件是用來(lái)對你所要加載內核內容進(jìn)行配置的文件。比如，當在控制臺上敲入make menuconfig，就會(huì )看到內核配置的窗口，可對其中的內容進(jìn)行選擇。選擇[*]表示把此內容編入內核，選擇[M]表示把此內容當成模塊編譯。 

Linux支持動(dòng)態(tài)加載內核模塊的功能，甚至可以在運行操作系統一段時(shí)間后再加載內核模塊。由于DM320框架并未列入內核中，所以我們需要把DM320 框架加入內核。首先，就要在內核目錄下./arch/arm/Kconfig加入DM320的配置選項，這樣才能在執行make menuconfig配置內核時(shí)看到DM320框架。修改的部分內容如下所示：

             

同時(shí)，去掉其他CPU框架。如：

        

最后，就是要把內核配置選項中對DM320開(kāi)發(fā)有用的項選進(jìn)來(lái)。比如：

       

因為要把CODEC編入內核，所以我們還要加入支持CODEC的配置選項：

       source "codecs/modules/Kconfig"    

同時(shí)，如果我們要加入一個(gè)新外圍設備，也需要在Kconfig文件中加入對應的內容。比如說(shuō)，要加入一個(gè)三星的4英寸TFT LCD的驅動(dòng)，我們可以修改./drivers/char/Kconfig文件，并加入以下內容：

        

其中，config DM320_SAMSUNG_4_LCD表示增加一個(gè)新的配置入口。一旦這個(gè)配置選項被選中就會(huì )在. /include/Linux/autoconf.h:有:#define CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1的定義。   

這樣的話(huà),我們在整個(gè)內核源碼樹(shù)中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD來(lái)進(jìn)行特定的選擇。    

在tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCD"中，引號里的內容為出現在配置選項中的提示文字。tristate表示三態(tài),意思是除了可以選擇[*]、[ ]外,還可以選擇[M],表示把當前內容當成模塊編譯。    depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H表示如果前面配置平臺框架時(shí)選擇了ARCH_DM320_20,并在選擇型號時(shí)選擇了BOARD_400H,我們就可以看到這個(gè)對于三星4英寸TFT LCD的配置選項。    

default y表示默認把此驅動(dòng)編入內核。help的內容為當我們對內核進(jìn)行配置時(shí),選幫助所看到的內容。

Makefile文件：簡(jiǎn)單地說(shuō)，Makefile是用來(lái)進(jìn)行項目配置和管理的。我們要把Linux編譯、鏈接最后生成可執行的內核映像,Makefile文件是必不可少的。    

在該PMP設計開(kāi)發(fā)中,只需要把外設驅動(dòng)模塊加入相應的內核源碼樹(shù)就可以完成對Makefile文件的修改。以加入三星4英寸TFT LCD驅動(dòng)為例，只需要在./drivers/char/Makefile加入如下內容即可：obj-$(CONFIG_DM320_ SAMSUNG_4_LCD)  += dm320_lcd_samsung4.o

PMP系統設計中兩個(gè)必須的驅動(dòng)以及要注意的問(wèn)題

LCD驅動(dòng)程序     

在一個(gè)PMP設備中，LCD顯示屏是必備的。在LCD驅動(dòng)程序的設計過(guò)程中，主要是要選好時(shí)鐘源、分頻系數以及時(shí)鐘極性。比如在DM320中，時(shí)鐘控制器有以下幾個(gè)外部輸入：PCLK、SYSCLK、MXI、M48XI，其中除了M48XI外其余均選擇27M外部晶振。LCD的時(shí)鐘頻率DCLK在本系統中是由VENC(Video Encoder Clock)確定,而VENC又可以通過(guò)系統的PLL分頻而確定，所以說(shuō)首先要選好時(shí)鐘源和恰當的分頻系數，然后通過(guò)設置VENC的寄存器就可以設置時(shí)鐘的極性。

FrameBuffer驅動(dòng)    

FrameBuffer是把顯存抽象成一個(gè)設備，通過(guò)對這個(gè)設備的讀寫(xiě)就等同于直接對顯存進(jìn)行操作。這種操作是抽象的、統一的。用戶(hù)不必關(guān)心顯存的物理位置、換頁(yè)機制等具體細節，這些都是由FrameBuffer設備驅動(dòng)程序來(lái)完成的。 FrameBuffer對應的源文件在Linux/drivers/video/目錄下。全部的抽象設備文件作為fbcon.c與各種顯卡驅動(dòng)程序相關(guān)的源文件放在該目錄下，如筆者所進(jìn)行的針對DM320的FrameBuffer源文件dm320fb.c。在源文件我們要設置相應屏幕的長(cháng)、寬以及每一個(gè)像素點(diǎn)的位數等等，還有一些與DM320 OSD(On-Screen Display)相關(guān)的寄存器的設置。因為涉及內容較多，在此不再贅述?！　?BR>
結語(yǔ)    

本PMP方案設計的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，經(jīng)過(guò)大量的用戶(hù)測試，證實(shí)了整個(gè)設計是切實(shí)可行的。同時(shí)，其設計思路對于其他類(lèi)似產(chǎn)品如車(chē)載GPS，都有一定的參考價(jià)值。