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基于微處理器SMP8634和Windows CE實現(xiàn)多媒體嵌入式系統(tǒng)的設計

電子設計 ? 來源:微計算機信息 ? 作者:陳征 , 孫麗華 ? 2020-09-17 16:18 ? 次閱讀

前言

嵌入式技術是21世紀最具生命力的新技術之一,經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展,已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)業(yè)中最具增長力的一個分支,隨著手機、掌上電腦、 GPS、電視機頂盒、高清播放器等新興產(chǎn)品的大量應用,展現(xiàn)了嵌入式技術的活力,其中高清播放類的多媒體產(chǎn)品越來越多的應用,本項目將根據(jù)具體的硬件來定制對應兼容的 Windows CE操作系統(tǒng)。由于 MIPS內(nèi)核處理器具有體積小、高性能、低功耗、低成本等一系列優(yōu)點,而且微處理器SMP8634的內(nèi)核具有高清解碼芯片,所以本項目采用基于32位MIPS核的微處理器SMP8634與Windows CE相結(jié)合共同構(gòu)建了一個多媒體嵌入式系統(tǒng)。特別目前網(wǎng)絡已經(jīng)遍及千家萬戶,人們可以很方便的使用網(wǎng)絡,如果多媒體播放器具備網(wǎng)絡傳輸播放高清視頻的功能,將能夠大大的拓展多媒體播放器的用途。

1 嵌入式Windows CE多媒體操作系統(tǒng)的硬件平臺概述

(1)MIPS微處理器

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無內(nèi)部互鎖流水級的微處理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其機制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關問題。MIPS微處理器是目前僅次于ARM的用的最多的處理器之一,其應用覆蓋了游戲機,路由器,激光打印機及掌上電腦等方面。

SMP8634是Sigma Designs公司推出的新一代功能強大的 SoC芯片,其CPU內(nèi)核是由MIPS公司設計的MIPSII RISC處理器核。SMP8634高清芯片包含了一塊 mips 300MHZ的CPU,兩個解碼芯片,可以同時解碼兩路高清。多用于高清解碼和數(shù)字機頂盒等產(chǎn)品上。本方案選用該處理器就是由于其視頻,圖像處理能力強大。

(2) 基于MIPS 核的微控制器SMP8634系統(tǒng)存儲器

系統(tǒng)存儲器主要有NOR FLASH和SDRAM 兩大部分組成。本系統(tǒng)采用了64M的NOR FLASH和256M的DRAM

(3)系統(tǒng)擴展功能模塊

因為是開發(fā)多媒體播放器,其擴展的功能模塊都是根據(jù)視頻解碼得輸入輸出需求來擴展的,具體的見硬件原理圖(1)。

基于微處理器SMP8634和Windows CE實現(xiàn)多媒體嵌入式系統(tǒng)的設計

圖(1) SMP8634硬件原理圖

2 嵌入式Windows CE系統(tǒng)定制概述

(1)為什么要用 Windows CE系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)目前有幾種,像LinuxVxWorks,PalmOS,Neculeus等。這些嵌入式操作各自有其特點,本項目選擇 Windows CE是因為多媒體產(chǎn)品一般都是大眾消費類產(chǎn)品,這就要求操作系統(tǒng)要美觀,易操作;大家習慣了臺式電腦上的 Windows操作系統(tǒng),而 Windows CE與 Windows操作起來比較接近,讓初次使用者容易很快上手。Windows CE操作系統(tǒng)也有其不足的地方,如源碼未完全開發(fā),版權費等都是需要考慮到的問題。在本項目中綜合考慮最終選擇了 Windows CE操作系統(tǒng)。

(2)內(nèi)核定制平臺 Platform Builder的安裝與升級

Windows CE具有組件可定制性,可以根據(jù)項目的需要定制所需的組件。我們采用的是Platform Builder4.0版本。在裝有 Windows XP SP2系統(tǒng)的開發(fā)機上安裝好 PlatformBuilder。

接著就要配置成多媒體的操作系統(tǒng),這就必須到微軟的網(wǎng)站下載升級包。在本項目中,相應的我們選擇了 07年和 08年全年升級包,同時還要下載兩個多媒體包并安裝好升級包。接著安裝此開發(fā)板的BSP,再將 BSP相應的.CEC文件拷貝到“\WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\CATALOG\CEC”目錄中,這樣在 PB的配置組件目錄中將會有第三方組件選擇的條目。

(3) BootLoader

BootLoader目前用的比較多的是U-Boot,而且 U-Boot也支持 MIPS架構(gòu),但是我們這里采用 MIPS公司開發(fā)的YAMON。由于用 YAMON作為 BootLoader的比較少,下面就詳細分析如何通過 YAMON將程序下到開發(fā)板的 flash中去,如果我們想要將文件“file0.bin”寫入flash中的地址0位置:

a、通過 x86 linux中的uuencode命令將.bin文件轉(zhuǎn)換成.bin.uuencode文件 》uuencode file0.bin x 》 file0.bin.uuencode

b、在 YAMON中輸入命令:YAMON》load uu 0xb0100000

C、到此,YAMON是一直等待來自串口的文件,使用 TeraTerm,選擇“File-》Send File”,將“file0.bin.uuencode”文件通過串口發(fā)至 SMP8634開發(fā)板上。

d、當下載完成以后,接收到的文件大小會在 YAMON中給出。

e、比較報告中的文件和 file0.bin文件的大小是否一致。

在做這項工作時應該非常的仔細,如果中間過程出問題,可能會將 YAMON損壞并使目標板不能啟動。在這步完成后就開發(fā)機可以通過串口線來和目標板進行通信了。

(4)嵌入式多媒體操作系統(tǒng) Windows CE組件定制

根據(jù)硬件擴展模塊,必須為操作系統(tǒng)添加新的組件,而該組件已經(jīng)在前面的多媒體升級包中一起添加到了Platform Builder開發(fā)平臺上。該操作系統(tǒng)應具有如下特征: GDI輸出;DirectDraw的DDI支持;HD GDI和Video的輸出,LVDS輸出;IR控制,COM串口輸入,IIC,mini-PCI;硬盤,USB存儲設備;以太網(wǎng),RTL8139和 SMP8634 MAC ETH兩個設備,TCP/IP;視頻解碼;圖形解碼,硬件 JPEG解碼;系統(tǒng) WAV音頻輸出;網(wǎng)絡多媒體支持;Web服務器等。以上組件都是在定制中添加的,確定好這些組件就可以進行系統(tǒng)的定制了,首先運行 Platform Builder工具,建立一個新的工程,選擇“SMP863X:MIPSII”BSP,在工程模板中選擇“Networked Media Device”,接下來就可以按照需求來選擇組件定制操作系統(tǒng)。在配置完成后,添加了 KERNELNOSHAREETH,BSP_NOSHAREETH,BSP_KEYBD_NOP,BSP_SMP863X_IR四個環(huán)境變量,并將環(huán)境變量的值全部設定為1。完成此步驟后,運行菜單中的“Build OS-》Build and Sysgen”生成 NK.bin文件。但是此時的操作系統(tǒng)還不支持多媒體,必須將多媒體包添加到文件夾“WINCE500\PBWorkspace\(工程名)\SMP863X_MIPSII_Release”中。

為了使多媒體包的文件生效還必須分別修改 platform.bib,config.bib以及platform.reg注冊表文件。首先修改 platform.bib文件,在“;@CESYSGEN IF CE_MODUELS_DEVICE”這行加入KdbNopUS.dll,capsrc863x.dll等多媒體包里的 dll文件的設置,該項設置主要是在編譯操作系統(tǒng)的時候,編譯器可以自動的找到這些 dll文件,并將其一起編譯進系統(tǒng)中,格式如下:

KdbNopUS.dll $(_FLATRELEASEDIR)\ KdbNopUS.dll NK SH

在config.bib文件中主要是內(nèi)存的分配,根據(jù)硬件要求其具體修改如下:

SMP863X 90202800 01B00800 RESERVED ; 27M for SMP863X driver

NK 91D10000 02A00000 RAMIMAGE ; 42M for NK.BIN image

RAM 94710000 032F0000 RAM ; 50M for CE applications

此兩文件修改完后保存退出。而 platform.reg則根據(jù)添加的多媒體包添加相應的設置,具體略過。三個文件修改完成后,運行“Build OS---Make Run-Time Image”菜單命令,可生成新的 nk.bin文件,具有多媒體特征的系統(tǒng)配置完成。

3 內(nèi)核文件 NK.bin的下載

(1) 配置網(wǎng)絡

要通過以太網(wǎng)下載 Windows CE運行時映像,還要配置以太網(wǎng)網(wǎng)絡連接。可通過HUB連接開發(fā)機與目標機,如圖( 2)所示。把目標機與開發(fā)機都連接到HUB上。如果這樣配置網(wǎng)絡,通常同一網(wǎng)段內(nèi)還會有一個DHCP服務器。這樣,目標板就可以通過DHCP服務獲得IP地址,進行下載。由于在下載過程中,通常要開發(fā)機上的終端程序通過串口連接目標板,對下載過程進行控制,同時輸出調(diào)試信息。Windows上自帶了終端工具“超級終端”。超級終端可以用串口連接開發(fā)機與目標板,并且通過超級終端發(fā)送控制命令。

圖(2) 網(wǎng)絡連接

(2) 下載運行映像

網(wǎng)絡配置好后,在超級終端上按任意鍵可以進入設置菜單。選擇好相應的設置后,退出菜單,這時候網(wǎng)絡已經(jīng)連接好了。打開 Platform Builder菜單上的 “Target-》Connectivity Options…”設定好下載,傳輸設置后,在運行“Target-》Attach Device”,此時開發(fā)機開始將編譯好的 NK.bin文件下載到目標板上。當下載完成后,目標板的屏幕上將會顯示出漂亮的 Windows CE界面。至此,整個系統(tǒng)構(gòu)建完成。

4 結(jié)束語

本文主要介紹了嵌入式 MIPS核心微處理器的 SMP8634開發(fā)板的硬件平臺架構(gòu)和 Windows CE操作系統(tǒng)的定制與移植。經(jīng)過實驗證明,Windows CE操作系統(tǒng)能夠很好的在此開發(fā)板上運行及調(diào)試。在該套軟硬件設備上開發(fā)出各種應用程序后,就形成了一個完善的多媒體產(chǎn)品了。本文的創(chuàng)新點是在目前網(wǎng)絡應用的高速發(fā)展下,本系統(tǒng)不僅能播放硬盤等存儲介質(zhì)中的多媒體文件,還可以接入網(wǎng)絡播放視頻圖片等,能更好的共享網(wǎng)絡上數(shù)量豐富的高清視頻,圖片等信息,這些優(yōu)勢使其在消費類產(chǎn)品中的應用前景將會非常廣闊。

責任編輯:gt

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