移动多媒体终端技术的研究及实现

论文摘要

随着嵌入式研究的不断发展,逐渐出现了与网络互联技术不断融合的趋势。同时数字多媒体压缩算法也取得了显著的进步,这就使得目前在网络中以相对较低的码率传输高质量的视频成为可能。音视频编解码压缩技术MPEG-4正在被大量应用于网络多媒体领域,超大规模集成电路技术的发展可以经济有效的实现复杂的算法。基于以上背景,本论文进行了基于高性能嵌入式处理器的嵌入式多媒体播放终端的研究和实现。本方案以ARM9 IP core为核心的S3C2440作为MPU,FLASH和SDROM为存储单元。由于ARM9架构芯片具有MMU单元,操作系统选择了Linux,工具链使用GCC包,Binutils（binary utilities）包,Debugger gdb调试器。通过触摸屏实现人机交互,图形用户界面采用MiniGUI控制系统。对于音频视频文件的播放,本方案使用软件解码。在研究了嵌入式系统下的MPEG算法,大量阅读文献和深入学习的基础上,对嵌入式系统下MPEG编码和解码的各种算法进行了研究,并提出了一些新的方案和算法。在音频编码中对各个子带进行正向和反向的离散余弦变换,在视频解码中对IDCT解码模块算法进行优化,并通过与其它模块的优化整合来达到尽量降低该算法引入的额外开销,最大限度地使用ARM内核。作者提出了一种实现音频和视频编解码的完整方案。方案基本实现了MP3格式音频和多种常用MPEG-4压缩标准的视频文件的播放功能,支持播放、暂停、快进快退、循环/随机播放等控制功能,支持播放列表,和文件夹播放功能,声音录制编码存储,文件管理。本文采用的实现过程和思路对于其它的嵌入式平台上多媒体实现具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外发展现状
• 1.2 嵌入式终端的发展趋势
• 1.3 传统开发模式与嵌入式开发技术的对比
• 1.3.1 传统产品开发模式
• 1.3.2 嵌入式开发技术
• 1.3.3 嵌入式处理器的分类
• 1.4 主要研究工作和论文结构
• 第2章 移动多媒体终端需求说明和总体设计
• 2.1 移动多媒体终端需求
• 2.2 多媒体系统框架
• 第3章 开发平台构建
• 3.1 系统硬件平台选择
• 3.1.1 嵌入式微处理器的特点
• 3.1.2 系统硬件平台选择考虑因素
• 3.2 ARM的特点和应用
• 3.3 S3C2440简介
• 3.3.1 USB接口
• 3.3.2 触摸屏
• 3.4 嵌入式系统
• 3.4.1 嵌入式系统简介
• 3.4.2 嵌入式操作系统的选择
• 3.5 嵌入式软件开发环境
• 3.5.1 嵌入式系统软件的特征
• 3.5.2 嵌入式 Linux的开发流程
• 3.5.3 构建嵌入式 Linux的关键问题
• 3.6 图形用户界面
• 第4章 MPEG标准实现研究
• 4.1 视频音频的压缩原理
• 4.1.1 MPEG背景
• 4.1.2 MPEG标准
• 4.2 MPEG/AUDIO LAYER 3 编码算法
• 4.2.1 MPEG-1音频层
• 4.2.2 频域编码
• 4.2.3 正向和反向改进的离散余弦变换
• 4.2.4 数据压缩格式
• 4.2.5 心理声学模型
• 4.2.6 第三层编码
• 4.3 MPEG-4视频解码技术研究
• 4.3.1 MPEG-4系统简介
• 4.3.2 MPEG-4视频解码基本过程
• 4.3.3 运动补偿
• 4.3.4 非整象素运动矢量的像素内差过程
• 4.3.5 运动向量解码过程
• 4.3.6 无限制运动补偿
• 4.4 IDCT算法分析优化
• 第5章 多媒体终端的实现及调试
• 5.1 Linux设备驱动程序设计
• 5.1.1 Boot Loader
• 5.1.2 U-Boot启动流程分析
• 5.1.3 USB驱动
• 5.1.4 LCD驱动分析修改
• 5.2 MiniGUI的移植和编程
• 5.2.1 MiniGIUI的移植
• 5.2.2 MiniGUI的编程
• 5.3 ARM9平台上解码算法的优化
• 5.3.1 优化算法比较
• 5.3.2 编程中的优化措施
• 5.3.3 ARM920T处理器中Cache的优化
• 5.4 解码器的调试
• 5.5 播放音乐文件测试
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来的改进和构想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢