基于嵌入式的MP3音频点播系统设计

1 引言

随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也随之提高。目前，嵌入式系统已广泛用于信息家电、移动通信、工业控制、军事电子等领域。嵌入式MP3音频点播系统是一种基于局域网、具有交互功能的点播系统。它能通过局域网与控制中心进行双向传输，不仅可从局域网下载播放MP3的歌曲，也可扩展USB接口，利用现有的移动存储设备实现音频数据的存储和备份。

2 系统功能及实现方案

嵌入式系统由底层硬件、设备驱动、操作系统、应用中间软件及应用系统5部分组成。基于嵌入式系统的MP3音频点播系统可广泛用于卡拉OK厅、语音教室和公共广播等许多场所，它由一个网络服务器和多个客户端播放器组成，是基于局域网的C/S结构的点播系统。首先在服务器中存储丰富的歌曲，用户可通过播放器自带的网络功能登陆服务器，以获取歌曲进行播放。同时该点播系统也可通过USB存储设备播放本地歌曲，也可将服务器上的音乐下载到本地USB存储设备上。

服务器端采用Windows操作系统的PC机作为服务器：客户端采用Linux作为操作系统；采用S3C2410作为处理器；选MiniGUI编写控制界面，并通过socket编程与服务器连接。MP3播放终端服务器与客户端之间采用FTP(File Transfer Protoco1)网络通信协议传递数据，常用的FTP服务器为ServerU。

3 系统硬件设计

S3C2410内部集成有ARM920T内核和常用外围组件。由于它是一款专为手持设备设计的低功耗处理器。因此可以降低手持设备成本，具有较高的性价比。该系统采用模块化设计思想，依据功能可划分为网络、存储、解码、触摸屏、按键、电源、USB接口、UART接口等模块。其硬件结构如图1所示。

3.1 处理器模块S3C2410

它的功能和特性如下：①具有较高的处理速度，通过内部锁相环，最高可在203 MHz的系统时钟下运行；②具有极低的功耗。其核心供电电压为1.8 V，外围I/O口使用3.3 V电压；③具有3种低功耗控制方式，甚至可关闭CPU中除唤醒逻辑外的所有功能，极大地降低了功耗；④与其他ARM器件相比，S3C2410片上集成了更多的外设接口，如外部存储控制器、LCD，DMA，USBl.1，SD，M。

3.2 存储模块

存储模块由一片64 MB的SDRAM和两片16 MB的Flash组成，可为系统提供足够的存储空间。Flash存储器是一种可在系统电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。与Flash存储器相比，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写特性。

3.3 解码模块

决定MP3音质的关键是主控解码器件中的数模转换器（DAC）单元和耳机功率放大器单元。DAC负责把解码的数字音频流转换成可驱动耳机发音的模拟音频信号；耳机放大器则可把模拟音频信号放大到可驱动耳机的功率。该系统选用的解码器是UDAl380。S3C2410则通过I2S总线与解码器UDAl380通信。

3.4 网络模块

S3C2410自身并没有网络控制器，接入以太网时需增加独立的以太网控制器，在此选用DM9000作为以太网控制器。该器件具有通用的处理器接口、10M/IOOM自适应、4 K双字节静态存取存储器、低功耗、高处理性能，可支持3.3~5V的容差。

4 系统软件设计

该音频点播系统选用Linux操作系统，其软件结构如图2所示。从软件角度看，嵌入式Linux操作系统分为引导加载程序、内核、文件系统及用户应用程序4部分。

4.1 文件系统

文件系统就是用户程序与文件的集合，在Linux PC机上存放到一个统一的目录下，然后通过工具打包成一个映象（image）文件，这通常为压缩过程，烧写到板子上后，待Linux内核完成启动后，逐个挂接这些文件系统映象文件并做解包工作。当然第一个挂接的就是根文件系统（rootf），待rootf提供Shell后，即可通过Shell命令mount来挂载其他文件系统（FS）了。该系统设计选用RAMDISK文件系统。

RAMDISK中的重要目录：

（1）/bin：保存大多数init，busybox，shell文件管理实用程序等二进制文件。

（2）/dev：包含用在设备中的所有设备节点。

（3）/etc：包含系统的所有配置文件。

（4）/lib：包含所有必须的库，如libc，libdl等。

4.2 用户应用程序

应用程序负责与服务器网络通信，向服务器发送请求、下载歌曲、播放歌曲，并对整个播放过程进行控制管理。通过240x320TFT触摸式彩屏LCD把信息呈现给用户，用户可通过触摸屏和按键向系统发送请求。系统播放终端程序简要流程见图3。

应用程序主要分为主程序mainplay.c和Mp3play，Ftplib，Song_select，Song_list，Config_data这5个模块。mainplay.c主要用于生成主界面和下级界面、各菜单的管理、接收和传递用户的请求，并调用各模块完成相应的任务。设计中采用MilaiGUI实现界面编程。MiniGUI是一个图形用户界面支持系统，键盘和鼠标动作，产生由应用程序不断轮询的事件，这些事件发送到具有焦点的窗口，而且应用程序把这些事件交由与该窗口联系的例程来处理。，和是所有的MiniGUI应用程序都必须包括的头文件。MiniGUI程序的入口点为MiniGUIMain，即：

int MiniGUIMain （int argc, const char* argv[]）

这5个模块中的核心为Mp3play模块。它包含了MP3的解码代码，通过该模块调用解码驱动程序，实现歌曲的解码播放、前进、后退、音量控制等，以完成MP3音乐文件的最终播放。

5 结语

嵌入式网络MP3播放终端集成了网络化和数字化的优点，是嵌入式系统在音频领域中的一个典型应用。该系统操作简单，适合于各种层次的用户。若改用无线方式进行设计，可通过无线网络随时随地下载、收听信息，这种播放器必将更受用户的欢迎。

作者：伍兴艳 皮亦鸣 来源：《国外电子元器件》

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