一种智能无线多媒体数字播放系统的设计方案

　摘 要： 基于嵌入式Linux技术，提出一种智能无线多媒体数字播放系统的设计方案。介绍了系统功能、总体结构、主控CPU和无线模块。通过Linux系统中SPI接口的驱动对无线模块的控制，成功实现了区域位置自动识别和音视频文件的受控播放以及与用户进行交互的图形化界面操作程序。

　　随着旅游业的进一步发展，信息技术的进步，极大的改善和丰富了人们的日常生活。以休闲、观光为主的旅游业和以科技信息和人文信息吸收为主的展览馆、博物馆、文化教育成列馆、产品交易会越来越受到人们的关注。参观、旅游服务的电子化、智能化、可视化是全方位提高服务档次和水平的发展方向。 传统的人工解说方式不但需要大量人力和物力，还不能保证解说质量，特别是人数较多、多个解说员同时讲解时，参观者大多听不到或听不清楚解说内容。基于传统解说方式存在的不足和旅游市场对电子导游产品的迫切需求，本文提出一种基于嵌入式的智能无线多媒体数字播放系统的设计方案，并通过软硬件单元设计，完成系统样机研制。本文介绍一种智能无线多媒体播放系统，该产品将嵌入式应用技术应用于电子多媒体导游产品开发，实现了视频受控播放，弥补了以往单一语音解说的不足，也有重要的市场推广价值。

　　1 系统组成

　　一种能够自动接收并识别无线地址码的嵌入式智能无线多媒体播放系统结构如图1所示，该系统由手持智能无线多媒体终端和地址码无线发射机构成。

　　地址码无线发射机安装在各个景点或展台处，周期性地向外发射自身地址码，不同的景点/展台具有不同的地址码，同一景点/展台可以设置一个或多个相同地址码的发射机，尽量让所发射的信号覆盖整个景点/展台，同时通过发射功率控制技术避免相邻景点/展台之间产生交叉干扰。随着用户的移动，所携带的手持智能无线多媒体终端在走近某景点/展台时会自动接收到对应该景点/展台的地址码，通过对该地址码的解析，接收终端调用并切换到该地址码对应的、预存在SD存储卡中的音视频文件进行播放，用户可通过LCD液晶触摸显示屏观看播放内容，也可以终止自动播放，手动选择其他的音视频文件进行播放。

　　2 系统设计

　　2.1 系统设计指标

　　设计指标为：各景点/展台的覆盖范围5 m~25 m可调；各景点/展台之间互不干扰；景点识别编码发射采用ISM频段；信号发射功率在允许范围之内可调；能在温度湿度相对恶劣的环境下工作；使用智能化操作系统，可随时更新应用程序；自动实现不同景点/展台的音视频内容切换；拥有图形用户界面，用户可通过触摸屏手动选择音视频文件和语种；可存放音视频文件，大小及数量根据SD存储卡容量决定，可现场下载更新；支持音频MP3和MPEG1-4视频文件播放；发射主机符合国家相关标准。

　　为了满足设计技术指标要求，对构成系统的主要器件选择如下：（1）地址码无线发射机的主控芯片选用TI公司的MSP430F133；（2）手持智能无线多媒体终端的主控芯片选用三星公司的S3C2440A，该芯片典型主频为400 MHz，集成了NAND Flash控制器、SD/MMC控制器、LCD控制器、SPI接口控制器等；（3）无线收发模块选用CYWUSB6934；（4）Flash存储器采用三星公司的K9F1208UOB；（5）SDRAM采用Hynix公司的HY57561620T；（6）显示屏采用NEC 3.5′ TFT触摸屏；（7）音频解码芯片采用UDA1341TS。

　　嵌入式操作系统构成如下：（1）Bootloader使用三星公司专为其产品开发的启动代码VIVI；（2）内核采用Linux2.6.13版[3]；（3）文件系统选择与NAND Flash兼容较好的YAFFS文件系统[4-6]；（4）图形用户界面采用QTOPIA1.7[7]。

　　2.2 ARM9嵌入式微处理器S3C2440A

　　当前，嵌入式技术的应用越来越广泛，从航天科技到民用产品，嵌入式产品的身影无处不在，而这些嵌入式产品的核心——处理器决定了产品的市场和性能。在32位嵌入式处理器市场中，ARM处理器占有很大的份额。现在由于存储空间等原因，在嵌入式芯片上编程有较大的困难，选取合适的平台就显得很重要。Linux自出现以来，得到了迅猛的发展。Linux是开放源码的操作系统，吸引着全世界的程序员参与到发展和完善的工作中来，所以Linux保持了稳定而且卓越的性能。Linux在服务器领域已经占有很大的份额，在图形界面方面也不输于Windows。由于源码可以修改、移植，Linux在嵌入式领域中的应用也越来越广。

　　S3C2440A是三星公司基于ARM920T设计的一款处理器，主频400 MHz；扩展总线最大频率100 MHz；32 bit数据，27 bit外部数据线；完全静态设计（0～400 MHz）；存储控制器（8个存储体），4个带有PWM的16 bit定时器；多达55个中断源的中断控制器；RTC；3个UART，支持IrDA 1.0；4个DMA通道支持外设DMA；8通道，500 kS/s，10 bit ADC；支持STN与TFT LCD控制器；看门狗；I2S音频接口；2个USB接口；I2C-Bus接口；2个串行外围接口电路（SPI）；SD卡接口。选择ARM9芯片可以利用Linux操作系统来减少软件开发时间，而且S3C2440A对主流多媒体支持较好，很适合用于开发智能多媒体系统。

　　2.3 CYWUSB6934无线收发模块

　　无线收发模块选用Cypress公司的CYWUSB6934。该芯片既可用作发射，也可用作接收，工作在2.4 GHz ISM 频段，频率范围为2.4 GHz～2.483 GHz。具有低功耗、低辐射的特点（辐射功率最大为0 dBm），且发射功率可调（共7个等级）；无线接收灵敏度高，可达-90 dBm；通信半径可达10 m（当输出最大功率且无障碍物阻挡时的直线通信距离可达15 m左右）。由于其近距离、低功耗等特点，非常适用于短距离无线传输。

　　2.4 地址码无线发射机

　　地址码无线发射机是以单片机为核心构成的控制系统，主要包括电源模块、无线发射模块和发射功率调整拨动开关，单片机与无线发射模块的接口为SPI口。

　　2.5 手持智能无线多媒体终端

　　每个景点/展台的音视频内容都以特定格式存储在SD存储卡中，每一个文件以规定方式命名，且对应于一个地址码。

　　手持智能无线多媒体终端开机完成硬件初始化、Linux操作系统的启动、文件系统的挂载和图形用户界面的启动后，由用户点击图形桌面上的智能点播系统程序图标运行点播程序。系统查询到这个信息后，立即读取CYWUSB6934的数据寄存器以获得地址码。系统会将接收到的地址码与前一数据进行对比，若相同则继续播放，若不同则自动切换到对应该地址码的文件进行播放。