基于ARM的多媒体信息终端设计与实现

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摘要:文章研究并设计了一种基于arm的多媒体信息终端,该系统基于ARM9内核的嵌入式系统S3C2410为核心开发,利用USB接口的摄像头作为视频通信采集设备。

关键词:多媒体信息终端;ARM;嵌入式系统

中图分类号:TP311文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)27-0068-02

0引言

2010年初,国务院常务会议决定,加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合,并明确提出了推进三网融合的阶段性目标。随着家电、通信、消费电子三网融合的大趋势,基于广电网络的IP多媒体信息系统逐渐成为热点。以IP多媒体信息终端作为主要接入设备,是集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,通过IP协议向家庭用户提供包括通信、数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的崭新装备。

本文提出并设计实现了一种基于ARM处理器的多媒体信息终端。该终端采用目前成熟的的嵌入式系统解决方案,以高性能ARM处理器和嵌入式Linux操作系统为核心,对多媒体信息终端进行设计实现。

该多媒体信息终端具备丰富的娱乐和通信功能,可为用户提供互联网信息浏览和流媒体视频播放服务,并支持通过电视和摄像头进行视频通话。该终端在国内广电运营商现有网络条件(主要是网络带宽)下,能够呈现比较理想的媒体播放及通信效果。

1系统设计

1.1系统总体设计

基于ARm的多媒体信息终端的系统设计原理如图1所示,采用嵌入式linux操作系统、音视频解码、各种网络协议、嵌入式浏览器、流媒体播放器、图形用户界面,均由ARM处理器处理,通过USB、PPI等多种通讯接口,和外接器件进行连接。

下面从通信、视频、网络对系统主机进行描述:

1.1.1通信处理过程用户端通过具有VOIP功能的通话模块将语音转变为IP数据包,经过网络传送到服务管理前端。当主叫拨打被叫号码时,被叫号码被传送到服务端软交换,软交换根据这个被叫号码查寻号码地址数据库。主叫终端根据返回的被叫方IP地址信息与被叫终端进行连接,从而开始建立会话过程。

1.1.2视频处理过程基工作原理和基于互联网的通话模块的VOIP相似,它把呼叫分为数据包,通过互联网发送,然后在多媒体信息终端进行复原。从网络服务端传输到本地多媒体信息终端的视频信号,经过以太网控制器的信号处理,通过总线,经过MPEG4解码器处理成可播放格式,如IPTV。

1.1.3网络处理本装置使用单网口设计。以太网控制器采用全双工以太网控制器, 可自适应100Base-TX/10Base-T。

1.2系统软件设计

系统软件设计原理如图2所示,系统应用程序运行于linux操作系统之上,内核版本为2.6.12,终端应用采用多进程并行和进程间通信机制。

系统软件由运行于linux内核的驱动程序、内核任务以及用户程序等组成。类似常见Linux系统,内核驱动程序由VOIP通信模块、视频输入输出模块、音频驱动程序、外部设备交互模块组成。

由于多媒体信息终端需要一个服务终端支持,构成用户的全业务体验,整体系统的设计通过对嵌入式操作系统Linux体系结构的分析,结合ARM处理器及其设备的特性等因素,系统中将软件的体系结构分为两层:内核空间和用户空间。内核空间:Linux内核以及视频采集、以及相关协议栈的移植。操作系统内核的主要功能是管理任务、任务排序、提供中断、系统时钟管理以及实现硬件抽象层和视频编码内核间的通信;为了使系统具有网络传输功能,必须用到嵌入式操作系统中网络协议如TCP/IP协议。应用程序的接口由API来实现,API的实现包括两个部分:一部分API作为库来实现与应用程序间的连接,一部分在SOCKET中实现。

用户空间:即应用层软件,当USB摄像头驱动加载之后,视频采集模块采集摄像头的视频数据,然后通过网络传送到远程客户端。如图3所示为系统的整体软件设计架构图。

2结论

本系统采用ARM平台设计,具有明显的成本优势。其中采用的嵌入式linux操作系统,方便更多业务应用的扩展,并提供可持续的免费更新;本系统除了能充分利用ARM处理器高性能和低成本,同时,结合国内在嵌入式开发方面庞大的资源优势,在多种解码能力(如AVS)等多媒体应用的后续扩展方面,优势也非常明显。

总之,本文结合当前的三网融合趋势和广电NGB技术发展现状,提出并设计实现了一种基于ARM的多媒体信息终端。该终端具有很高的可靠性、良好的扩展性和优异的性能价格比,具有较好的市场应用前景。

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作者简介:何健明(1973-),男,供职于新太科技股份有限公司,研究方向:电子信息及轨道交通控制策略。