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2024年1月14日发(作者：第三方框架漏洞)
强０孤 ０ｎｌｉ鞠 数据通信２０１３．６ 基于嵌入式ＡＲＭ—Ｌｉｎｕｘ平台的多通道ＭＰ３ 音乐播放系统 严军简献忠（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３） 摘要：针对在不同的背景音乐下需要播放不同的音乐，本文以主控制－￣ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０和ＶＳ１００３音频 解码器为硬件平台，提出了一种多通道的ＭＰ３音乐播放系统。给出了基于Ｌｉｎｕｘ ＳＰＩ子系统的ＶＳ１００３－￣动设计 和应用程序方案。经过测试，系统的两个通道能够同时流畅播放３２Ｏｋｂｉｔ／ｓ的ＭＰ３音乐文件。 关键词：ＶＳ１００３；ＡＲＭ；Ｌｉｎｕｘ 中图分类号：ＴＭ５３１．４文献标识码：Ａ １引言 便获取而广为使用。目前市场上的ＭＰ３播放器只能 单通道播放，不能同时输出多路不同的音源。而大型 乐进行解码操作，从而可以降低软件程序的开发难 加速系统开发速度。 在多媒体音频领域，由于ＭＰ３文件体积小，最方 度，软件系统将以Ｌｉｎｕｘ操作系统为平台。Ｌｉｎｕｘ作为 一个成熟的操作系统，已经广泛应用于电脑和各种 ｎｕｘ操作系统为平台进行 商场等时常要求播放器能够输出不同的背景音乐， 手持设备中。本软件使用Ｌｉｎｕｘ系统支持ＵＳＢ和ＳＤ卡驱动， 在这种情况下，大多数的ＭＰ３播放器不能满足该要 开发的依据如下：１）Ｌｉ可以降低软件开发难度。２）Ｌｉｎｕｘ 求。因此，本文将提出基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ和ＡＲＭ９平台 无需另行开发驱动，的多通道ＭＰ３音乐播放系统。该系统能够识别ｕ盘和 系统支持ＦＡＴ３２文件系统。目前ｕ盘和ＳＤ卡均采用 ｎｄｏｗｓ平台中将歌曲拷贝 ＳＤ卡，读取储存在上面的ＭＰ３歌曲文件来生成ＭＰ３歌 ＦＡＴ３２文件系统，用户在Ｗｉ曲列表并播放ＭＰ３音乐。同时，系统具有多通道输出 至ｕ盘和ＳＤ卡中，之后再插入本系统本台，系统可自 动识￣ＪＩＪＦＡＴ３２文件系统，并访问音乐文件。因此，无需 能力，可以同时输出多个音源。 开发对ＦＡＴ３２文件系统支持的软件，可以降低软件开 ２系统设计 本系统以ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０处理器为 发难度 核心。ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０采用ＡＲＭ９２６ＥＪ—Ｓ核，其最大工 ３硬件设计 系统组成框图如图１所示。 作频率为１８０ＭＨＺ，片内分别有８ＫＢ的数据Ｃａｃｈｅ和指 令Ｃａｃｈｅ。有７个外部中断源，３个通用定时器，２个 ＵＡＲＴ，以太网控制器，ＳＰＩ控制器，Ｉ２Ｃ控制器等。其性 能完全满足本系统设计需求。音频解码芯片采用芬 兰ＶＬＳＩ公司提供的ＶＳ１００３，它是一款单核心的音频 解码芯片，内置高性能、低功耗的ＤＳＰ处理器核 ＶＳ—ＤＳＰ，具有一个高质量的可变采样频率的ＡＤＣ，一 个ＤＡＣ以及耳机放大器接口，同时支持ＳＰＩ总线传输 方式。该解码芯片可以播放最为常见的ＭＰ３和ＷＭＡ 格式的音乐文件，因此不需要编写软件对这两种音 图１系统硬件结构图 ４４ ｌ收稿日￣Ｊ：２０１３－０９－０８
论坛 ２０１３．６数据通信 ＦＯｒｕｍ 系统使用ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０作为主控制器，ＮＡＮＤ存 放Ｕｂｏｏｔ、Ｌｉｎｕｘ系统和文件系统；ＳＤ卡和ｕ盘用可供 用户存放音乐文件；按键和显示屏用于和用户进行 ｝， ）； 从中可以看出，两个ＶＳ１００３设备都ＳＰＩ主控制 人机交互；本平台使用两枚ＶＳ１００３音频解码芯片，实 器１进行通信，ＳＰＩ传送速为２Ｍ。其中ｐｌａｔｆｏｒｍ＿ｄａｔａ用 ００３所使用的信号线。 现２个通道同时输出音源，主控制使用ＳＰＩ总线和 于保存ＣＰＵ连接ＶＳ１ＶＳ１００３进行通信。 ＶＳ１ ００３初始化 在ＳＰＩ总线的ｐｒｏｂｅ方法中将调用ｖｓｌ００３一ｈｗ—ｉｎｉｔ（） ４软件设计 计主要完成ＶＳ１００３的功能实现，驱动将基于Ｌｉｎｕｘ操 作系统进行开发。ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０使用ＳＰＩ总线和 函数，该函数对ＶＳ１００３进行硬件初始化，硬件初始化 软件设计分为驱动设计和应用程序设计。驱动设 流程图如下：ＶＳ１００３进行通信，因此可以使用Ｌｉｎｕｘ系统中的ＳＰＩ子 系统完成ＶＳ１００３驱动的开发。Ｌｉｎｕｘ中的ＳＰＩ子系统将 ＳＰＩ驱动分为两类。一类是Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｒｉｖｅｒｓ（控制器 驱动），它实现ＳＯＣ处理器上ＳＰＩ控制器的相关功能， 另一类是Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｄｒｉｖｅｒｓ（协议驱动），它提供数据并 调用控制器驱动将数据发送给一个ＳＰＩ从设备。Ｌｉｎｕｘ 内核中提供了ＡＴ９１ＳＡＭ９２６０的ＳＰＩ控制器驱动，因 此，只需开发针对ＶＳ１００３的协议驱动即可。 图２ ＶＳ１００３彳刀始化流程图 设置时钟、采样频率 和音量等寄存器 软件复位通过写０ｘ０８０４到ＭＯＤＥ寄存器来实 现。接着将对ＳＣＩ和ＳＤＩ功能进行测试。由于ＳＣＩ和ＳＤＩ 试。 ４．１协议（ｐｒｏｔｏｃｏＩ）驱动设计 驱动提供ｗｒｉｔｅ方法用于传输ＭＰ３数据。 ＳＰＩ设备的注册 协议驱动基于内核提供的ＳＰＩ子系统进行开发， 是访问ＶＳ１００３的通信机制，因此必须进行必要的测 ＳＣＩ功能测试方法如下：利用ＳＣＩ写入某个音量 ＪＶＯＬ寄存器，然后再通过ＳＣＩ读取ＶＯＬ寄存器，判 根据ＳＰＩ子系统的原理，ＶＳ１００３作为ＳＰＩ从设备， 值￣Ｉ需要注册￣ｌＪＬｉｎｕｘ内核的ＳＰＩ子系统之中。注册通过调 断写入和读取的音量值是否是同一个数值，如果一 功能正常。 用ｓｐｉ＿ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿ｂｏａｒｄ—ｉｎｆｏ０￣数完成，ＶＳ１００３的ＳＰＩ设 致，则表明ＳＣＩＳＤＩ功能测试方法如下：使用ＳＣＩ设置ＭＯＤＥ寄存 备表示如下： ｓｔｒｕｃｔ ｓｐｉｂｏａｒｄｉｎｆｏ ｅｋ ｓｐｉｄｅｖｉｃｅｓ［］：｛ ＿＿＿器的ＴＥＳＴ位进入测试模式，然后使用ＳＤＩ写入８个字 节数据（０ｘ４ｄ，０ｘｅａ，Ｏｘ６ｄ，０ｘ５４，０ｘ００，０ｘ００，０ｘ００ 和０ｘ００），再使用ＳＣＩ渎取寄存器ＨＤＡＴ０，如果读取到 ［０］＝｛ ．ｍｏｄａｌｉａｓ＝”ｖｓｌＯ０３”． ｂｕｓｎｕｍ＝１． ＿．的值等于０ｘ８０７ｆ，则表明ＳＤＩ功能正常。 最后，设置ＶＳ１００３的时钟为３倍频，采样频率为 １０００ １０００． ．ｃｈｉｐｓｅｌｅｃｔ：１， —．ｍａｘ＿ｓｐｅｅｄｈｚ：２ ＿＿４８０００Ｈｚ，音量为０ｘ２０２０。 音乐数据的传输 ．ｐｌａｔｆｏｒｍｄａｔａ＝＆ｖｓｄａｔａ， ｝， ＭＰ３音乐数据的传输功能将通过字符设备提供 的ｗｒｉｔｅ方法来完成。ｗｒｉｔｅ方法的流程图如３所示。 ｍｏｄａｌｉａｓ＝”ｖｓｌＯ０３”． ｂｕｓｎｕｍ＝１． ＿［１］１＝｛ ．驱动程序首先从用户空间获取５１２字节的ＭＰ３文 ．件数据，然后判断ＤＲＥＱ是否为高电平，如果是则发 １０００ １０００， ．ｃｈｉｐｓｅｌｅｃｔ＝２， ＿．ｍａｘ ｓｐｅｅｄｈｚ＝２ —送３２字节的数据，直到５１２字节的数据全部发送完 毕。其中，用于发送数据的ｖｓｄｅｖ＿ｓｙｎｅ—ｗｒｉｔｅ函数最终 会调用ｖｓｄｅｖ＿ｓｙｎｃ函数，该函数如下： ．ｐｌａｔｆｏｒｍ＿ｄａｔａ：＆ｖｓｄａｔａ１． ４５
奴 ＦｏＲＪｍ 数据通信２０１３．６ ｓｔａｔｉｃ ｓｓｉｚｅｊ ｖｓｄｅｖ＿—别负责一个通道的音乐播放。另一个线程处理按键 输入和显示屏的显示。这里给出音乐播放的软件流 程图，如图４所示。 ＯＮＳＴＡＣＫ（ｄｏｎｅ）； ｓｙｎｃ（ｓｔｒｕｃｔ ｓｐｉｍｅｓｓａｇｅ ｍｅｓｓａｇｅ） ｛ ＤＥＣＬＡＲＥＣ０ＭＰＬＥＴＩＯＮ——程序首先检测ｕ盘或者ＳＤ卡是否已插入系统，一 旦检测到两者中任何一个已经插入系统，通过读取 某个固定文件路径下的所有ＭＰ３文件名来获取ＭＰ３ 歌曲列表。歌曲列表生成以后，将按顺序开始播放 ＭＰ３文件。每次从ＭＰ３文件读取５ １ ２字节数据并交由 驱动程序发送给ＶＳ １ ００３。 ｉｎｔ ｓｔａｔｕｓ； ｍｅｓｓａｇｅ－＞ｃｏｍｐｌｅｔｅ＝ｖｓｄｅｖｃｏｍｐｌｅｔｅ； ＿ｍｅｓｓａｇｅ一＞ｃｏｎｔｅｘｔ＝＆ｄｏｎｅ； ｉｆ ｒｖｓｄｅｖ－＞ｓｐｉ＝＝ＮＵＬＬ） ｓｔａｔｕｓ＝－ＥＳＨＵＴＤＯＷＮ； ｅｌｓｅ ｓｔａｔｕｓ＝ｓｐｉａｓｙｎｃ（ｖｓｄｅｖ一＞ｓｐｉ，ｍｅｓｓａｇｅ）； —ｓｐｉｎｕｎｌｏｃｋ— —．ｉｒｑ（＆ｖｓｄｅｖ－＞ｓｐｉ＿ｌｏｃｋ）； ｉｆ（ｓｔａｔｕｓ：：０）｛ ｗａｉｔｆｏｒｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ（＆ｄｏｎｅ）； ＿＿ｓｔａｔｕｓ＝ｍｅｓｓａｇｅ一＞ｓｔａｔｕｓ； ｉｆ（ｓｔａｔｕｓ＝：０） ｓｔａｔｕｓ＝ｍｅｓｓａｇｅ－＞ａｃｔｕａｌｌｅｎｇｔｈ； ＿） ｒｅｔｕｒｎ ｓｔａｔｕｓ； ｌ 其中调用了函数ｓｐｉ—ａｓｙｎ，该函数是由ｓＰＩ子系统 提供的ＡＰＩ，它最后会调用ＳＰＩ主控制器驱动的ｔｒａｎｓ— ｆｅｒ方法进行数据传输。 从用户空间复制５ｔ２字节的 音乐数据 图４音乐播放流程图 ５测试结果 渊用ｖｓｄｃ２ｖ—ｓｙｎｃ—ｗｒｉ ｔｅ函数 发送：３２字节数据￣ＪＶＳｌＯＯ３ 系统平台搭建完成后，使用１２８Ｋｂｉｔ／ｓ至３２０Ｋｂｉｔ／ｓ 的ＭＰ３歌曲对系统进行了测试，测试结果表明，音频 输出流畅，无任何停顿现象出现。当两路通道同时播 放３２０Ｋｂｉｔ／ｓ的高品质ＭＰ３时依旧没有停顿现象出现。 因此，本文设计的多通道ＭＰ３播放系统是可靠的。 ６结束语 图３ ＭＰ３数据传输流程图 本文提出了一种多通道的多通道ＭＰ３音乐播放 系统。给出了系统的硬件设计方案，并详细讨论了系 ４．２应用程序设计 应用程序基于Ｌｉｎｕｘ系统开发，使用ｃ语言。该程 统的软件设计方案。经过测试，系统可以同时在两路 序将使用线程技术，使用３个线程。其中，２个线程分 通道流畅地播放高品质的ＭＰ３音乐。
堡 参考文献 ［４］高美珍．基于嵌入式系统的ＭＰ３播放器设计【Ｊ］．湖北师 范学院学报：自然科学版，２０１０，３０（００４）：９２—９４． 『５］丁建良，吴强，吴东兴．基于ＮＩＯＳＩＩ和ＶＳ１００３的嵌入 …１怯肇乾，陈永超．ＡＲＭ—Ｌｉｎｕｘ下ＳＰＩ设备的添加与驱 动实现【ＪＪ．单片机与嵌入式系统应用，２０１２，１２（４）：８０—８１ ［２１李媛，吕广申，李笛．基于ＳＰＩ协议的音频解码芯片 式ＭＰ３播放器［Ｊ］．科技信息，２０１０（０２１）：８１—８２ 【６】肖启洋，方元．基于ＬＰＣ９３２Ａ１的ＳＤ卡ＭＰ３播放器 设计［Ｊ］．微型机与应用，２０１２，３１（５）：９２—９４ ＶＳ１００３的读写机制及实现方法『Ｊ】＿洛阳理工学院学报 （自然科学版），２０１Ｉ，２：５６—５９ ［３】李妹，吴景东．基于嵌入式系统的电子节拍器设计【Ｊ１．贵 作者简介：严军，上海人，硕士在读。专业：电力电子与电力传 州大学学报：自然科学版，２０１０，２７（００２）：１０１—１０４ 动。研究方向：嵌入式系统开发。■ 简讯 真才基：４Ｇ靠市场推动等百姓认可 １２月４日．工信部正式向国内三大运营商颁发４Ｇ牌照，均为ＴＤ—ＬＴＥ制式。大唐电信董事长真才基在接 受人民网记者专访时表示，中国的信息通信产业发展和４Ｇ的发展。也是由市场来决定和推动的，通过市场来 带动产业更好的完善．通过产业的完善带动核心竞争力 真才基向记者阐述了对全会《公报》和《决定》的看法和对改革的憧憬，体现在以下几个方面： 第一，改革。《公报》和《决定》全文通篇提到最多的就是在各个领域的改革。 第二，市场。中央决定由市场发挥基础性作用转变为发挥决定性作用。中国的信息通信产业发展和４Ｇ的 发展，也是由市场来决定和推动的，通过市场来带动产业更好的完善，通过产业的完善带动核心竞争力。由 政府作为决定作用的发展模式逐渐转换为市场作为资源配置的决定性因素．得到了广泛的认可。 第三，安全。中央决定成立了国家安全委员会，统筹国家在军队等各方面的安全。其中，一个非常重要的 方面就是推动网络信息安全，给消费者提供更加可靠、清晰度更加稳定、交易平台更加诚信的信息服务。同 时纳入国家信息安全整体的体系中，中国经济是伴随着经济的发展，国家安全和国家信息安全成为一体化。 目前，信息安全成为现在国家安全中最重要的组成部分 第四，资本。经济要发展，离不开资本。中央再次重申国有经济基本地位、促进民营经济发展的两个不动 摇。同时，在国有企业和民营之间形成混合经营，更好发挥国有经济的杠杆作用和主导作用，吸引更多的其 他所有制资本进入国有经营里面．通过特许经营方式放大国有经济在经济中的作用．也通过其他所有资本 的进入增强国有资本的活力 真才基最后表示，十八届三中全会是一篇宏大的改革，是继ｑ－国１９７８年改革开放之后，党带领ｑ－国朝向 新一轮经济发展、改革开放、促进经济发展模式转型、推动创新驱动．保持国家的安全体系和人民社会得更 加公平正义新的发展方向伟大的、重要会议，也必将影响到今后十年、二十年乃至更加深远的中国经济的改 革发展。 （来源：人民网） ４７
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