基于A(yíng)RM9的媒體播放器的設計方案

　　計算機多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)飛速發(fā)展使得基于流媒體的多媒體應用也被運用在多種領(lǐng)域，特別是網(wǎng)絡(luò )可視電話(huà)、遠程監控、視頻點(diǎn)播領(lǐng)域。伴隨著(zhù)計算機多媒體壓縮技術(shù)的成熟和網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)可靠、多功能、數字化、操作簡(jiǎn)單的基于計算機網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)和多媒體應用的網(wǎng)絡(luò )化流媒體播放器已成為計算機、通信、消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域(3C產(chǎn)業(yè)-Computer、Communication、Consumer Electronics)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

　　2系統硬件設計

　　本文使用TQ2440開(kāi)發(fā)板作為硬件平臺。

　　S3C2440AL是控制核心，負責控制所有輔助設備。存儲器采用SDRAM和Flash兩種類(lèi)型，能滿(mǎn)足系統運行和調試的需要?；径丝诎ㄒ蕴W(wǎng)接口、USB接口、兩個(gè)RS232的串口。A/D和D/A模塊主要用于現場(chǎng)數據的采集與控制信號的輸出。DC/DC模塊主要負責整個(gè)系統的供電。

　　S3C 2440AL是三星公司設計開(kāi)發(fā)的基于精簡(jiǎn)指令集的arm9核的CPU，工作頻率可以達到400MHz，且具有豐富的內部設備，其中主要包括：存儲器管理單元MMU、16kB的指令緩沖器和16kB數據緩沖器、存儲器控制器(SDRAM控制器)、NANDFlash和NOR Flash控制器、4通道的外部DMA請求控制、3個(gè)串行口、SD存儲卡讀取接口、USB主機、USB設備、5個(gè)脈寬調制定時(shí)器。目前，S3C2440AL已廣泛地應用于PDA、智能手機、數字多媒體等方面。

　　3系統的軟件設計

　　系統的軟件組成包括：嵌入式Linux操作系統、設備驅動(dòng)程序、圖形界面和瀏覽器程序，這些只是IPTV機頂盒軟件組成的關(guān)鍵部分。

　　3.1嵌入式操作系統的選擇及移植

　　本系統采用Linux作為操作系統，并選用Linux2.6內核在嵌入式微處理器S3C2410上移植，具體移植方法如下：

　　(1)準備Linux2.6內核移植所必需的文件(內核壓縮包linux-2.6.tar.bz2及交叉編譯器arm -linuxgcc-3.4.1.tar.bz2)，這些文件可到Linux官方網(wǎng)站免費下載。

　　(2)利用Linux命令(mkdir，tar，mv及export)安裝交叉編譯器arm-linux-gcc-3.4.1.

　　(3)修改Makefile文件及相關(guān)硬件文件。由于內核的編譯是根據Makefile文件的指示進(jìn)行的，Makefile文件來(lái)組織內核的各模塊之間的關(guān)系，記錄了各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系和依賴(lài)關(guān)系。所以，開(kāi)發(fā)人員要首先修改Linux2.6根目錄下的Makfile文件，修改的主要內容是目標代碼的類(lèi)型和為編譯內核指定一個(gè)編譯器。

　　(4)運用Make命令編譯內核生成內核鏡像文件zImage文件，通過(guò)相應的固化軟件把這個(gè)文件固化在系統相應的存儲器中，完成Linux2.6內核在arm微處理器上的移植。

　　3.2媒體播放器的總體架構

　　系統實(shí)現原理：在嵌入式微處理器S3C2440AL的控制下，TQ2440開(kāi)發(fā)板通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口接收來(lái)自?xún)热莘?wù)提供商的音視頻廣播信息，之后運行圖形界面程序獲取音視頻信息，并在此基礎上生成音視頻節目清單，將信號傳至顯示屏進(jìn)行顯示，將節目呈現給用戶(hù)。用戶(hù)利用顯示系統提供的圖形界面和瀏覽器使用鍵盤(pán)、鼠標進(jìn)行控制，觀(guān)看節目，其總體架構如圖1所示。

　　圖1媒體播放器的總體架構

　　3.2.1媒體播放器與網(wǎng)絡(luò )接口的實(shí)現

　　媒體播放器播放網(wǎng)絡(luò )上的多媒體文件時(shí)最大的特點(diǎn)是邊下載邊播放的"流式"特性。在IPTV應用中，因為多媒體數據的流式特性需要媒體播放器與媒體服務(wù)器之間進(jìn)行信息交互，所以它們之間須共同遵循一個(gè)交互協(xié)議標準。本系統播放器采用RTSP協(xié)議與服務(wù)器之間建立及管理RTSP會(huì )話(huà)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò )上的媒體數據。媒體播放器數據接收流程如圖2所示。

　　圖2媒體播放器數據接收流程

　　3.2.2 TS流解析實(shí)現

　　在MPEG-2系統中根據傳輸媒體的質(zhì)量不同定義了兩種復合信息流：傳送流(TS：Transport Stream)和節目流(PS：Program Stream)。TS流與PS流的區別在于TS流的包結構是固定長(cháng)度的，而PS流的包結構是可變長(cháng)度的。PS包TS包在結構上的這種差異，致使TS流比PS流對傳輸誤碼的抵抗能力更強，因此在本設計中的網(wǎng)絡(luò )多媒體數據采用了TS的封裝格式。TS包的結構如圖3所示，由包頭和包數據兩部分組成，包頭長(cháng)度占4B，自適應區和包數據共占184B，整個(gè)TS包長(cháng)度相當于4個(gè)ATM包長(cháng)。

　　圖3 TS包的結構

　　因為在TS流里可以填入很多東西，所以制定TS流標準的機構就規定了PSI(Program SpecificInformation)表，其作用是從一個(gè)攜帶多個(gè)節目的某一個(gè)TS流中正確找到特定的節目。

　　PSI表包括以下四個(gè)表：

　　(1)PAT表(Program Association Table)即節目關(guān)聯(lián)表，它的主要作用是指出該傳輸流ID，以及該路傳輸流中所對應的幾路節目流的MAP表和網(wǎng)絡(luò )信息表的PID.

　　(2)PMT表(Program Map Table)即節目映射表，該表的PID由PAT提供，通過(guò)該表可以得到一路節目中包含的信息。

　　(3)CAT表(Conditional Access Table)即條件訪(fǎng)問(wèn)表，PID是0x01.CAT攜帶的是服務(wù)器的私有信息(CA系統就需要使用該表格實(shí)現節目的解密)。

　　(4)NIT表(Network Information Table)即網(wǎng)絡(luò )信息表，該表包括數字電視網(wǎng)中所有的傳輸流的物理傳輸網(wǎng)信息，包含節目的頻道調諧參數、頻率、符號率等，這些信息使得接收機可以按照用戶(hù)的選擇以很少的延時(shí)或無(wú)延時(shí)地改變頻道、調諧參數，正確地解碼出TS.

　　所以TS流解析流程如圖4所示：先接收一個(gè)負載里為PAT的數據包，在整個(gè)數據包里找到一個(gè)PMT包的ID.然后再接收一個(gè)含有PMT的數據包，在這個(gè)數據包里找到有關(guān)填入數據類(lèi)型的ID.之后就在接收到的TS包里找到含有這個(gè)ID的負載內容就是填入的信息。根據填入的數據類(lèi)型的ID的不同，在TS流復合多種信息，解有這些信息的傳輸包即可解出音視頻的PES包，最終解出音頻流和視頻流。

　　圖4 TS流解析流程

　　由于時(shí)間和資源有限，本設計中移植成熟的QT/Embedded庫到機頂盒的嵌入式系統，作為其圖形界面類(lèi)庫。Qt/Embedded采用frame buffer(幀緩沖)作為底層圖形接口。同時(shí)，將外部輸入設備抽象為keyboard和mouse輸入事件。Qt/Embedded的應用程序可以直接寫(xiě)內核緩沖幀，這避免開(kāi)發(fā)者使用繁瑣的XLIB/Server系統。界面程序流程圖如圖5所示。

　　圖5界面程序流程圖

　　4結語(yǔ)

　　本系統利用TQ2440硬件平臺的優(yōu)勢，將Linux2.6.14內核移植到開(kāi)發(fā)板中，設計實(shí)現了一款基于嵌入式Linux的機頂盒流媒體播放器，完成了其與網(wǎng)絡(luò )接口的實(shí)現，通過(guò)TS流的解析實(shí)現，提供了對主流的MPEG-2、MPEG-4、H.264等格式文件的支持。該系統具有良好的可移植性和可擴展性，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的不斷變化。