嵌入式多功能音频播放系统的研究与实现

论文摘要

数字音频产品是现代生活中不可或缺的时尚元素,并且随着经济的发展和生活水平的提高,它的市场需求将越来越大,但现在音频数据存储的载体又是多种多样,如CD、USB、SD等。因此,如何实现高品质、多功能的音频播放系统成为当今消费电子领域一个热门课题。高品质的音频播放系统必须是集实时性、稳定性、可靠性及易用性于一身,传统的8位微控制器已无法满足系统要求。MLC3890是MCS Logic公司专门针对新一代数字音频产品设计的32位微控制器,它具有两个内核:一个为ARM7TDMI结构的系统控制器,另一个为RISC-DSP结构多格式数字音频解码器。除此以外,它还拥有USB、SD、IIC、IIS等多种外设接口及10位ADC等丰富内部资源。一个好的音频产品肯定是硬件与软件的完美结合,我们选择了出色的微控制器平台后,还需要选择一个合适的操作系统来管理系统内纷繁复杂的事务。在嵌入式操作系统领域中,Linux以其特有的魅力得到了众多开发商的青睐,其中uClinux主要是针对不带MMU的CPU设计的嵌入式Linux操作系统。使用嵌入式Linux作为数字音频播放产品的通用开发平台,目前尚在起步阶段,但是将会成为未来的发展趋势。作者结合系统中用的ARM和uClinux两个先进技术,以曾经从事过的基于嵌入式多功能音频播放系统项目开发为研究平台,对音频播放系统实现多种音频介质和载体播放作了比较深入的研究,并对其进行了具体实现。本文主要介绍了作者在项目中所做的研究与实际开发工作:首先分析了数字音频播放器的市场需求;接着提出基于MLC3890的硬件系统的模块化设计,并对部分模块的设计思想与具体实现做了详细的说明;然后在硬件设计的基础上提出了基于uClinux的软件系统架构,并重点介绍了uClinux的内核移植与应用程序的开发方法;最后以MMI、FM收音等应用程序的开发为例详细讲述底层硬件驱动和应用程序的具体实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的现状与意义
• 1.3 课题主要研究内容及完成工作
• 第2章 系统总体设计及关键理论知识综述
• 2.1 系统总体设计
• 2.1.1 系统设计要求
• 2.1.2 基于MLC3890 硬件系统总体设计
• 2.1.3 基于uClinux 的软件系统架构设计
• 2.2 关键理论知识综述
• 2.2.1 ARM 处理器简介
• 2.2.2 uClinux 嵌入式操作系统分析
• 2.2.3 CD 技术
• 2.2.4 数字音频编码技术
• 2.2.5 模块化设计思想
• 2.3 本章小结
• 第3章 硬件系统的模块化设计与实现
• 3.1 微控制器与存储器功能模块（MCU & MEMORY）
• 3.1.1 主要芯片简介
• 3.1.2 时钟电路
• 3.1.3 复位电路
• 3.1.4 稳压电路
• 3.2 CD 伺服功能模块（CD SERVO）
• 3.3 IPOD 功能模块
• 3.4 显示与按键功能模块
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件系统的模块化设计与实现
• 4.1 建立开发环境
• 4.2 UCLINUX 的内核配置与平台移植
• 4.3 UCLINUX 环境下应用程序的开发方法
• 4.4 主要应用程序的实现
• 4.4.1 人机接口程序设计（MMI）
• 4.4.2 FM 收音程序设计
• 4.4.3 iPod 控制程序设计
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢